惑星の見かけの動きを公転の位置関係から考える
順行、逆行、外惑星の公転と観察者の位置を扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「地学」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高校地学(4)ア(ア)㋑「太陽系天体とその運動」のうち、惑星の視運動と公転です。
解説を読む
惑星は背景の星に対して、普段とは反対に動くように見える時期があります。観測のグラフと、公転する地球から惑星を見る向きを使って説明します。
必要な予備知識
地球と外惑星が太陽のまわりを公転することを知っていること。
- 順行では、惑星は背景の恒星に対して西から東へ移るように見えます。逆行では、その向きが東から西になります。
- 地球も惑星も太陽のまわりを回るので、地球から惑星へ引いた視線の向きは変わります。
- 地球が外側の惑星を追い越すころ、視線の変化によって外惑星が背景の星に対して逆行するように見えることがあります。
- 同じ夜に空全体が動いて見える日周運動と、数日以上かけて背景の恒星に対し位置を変えることを区別します。
解き方の例
背景の恒星を基準にした東向きの角度が、12°、9°、6°と順に減れば、その間は西向きに移るように見えています。
よくある間違い
- 逆行の間に外惑星が太陽のまわりを逆向きに回ると考える。
- 惑星の見かけの動きを、地球が動かない場所から見た動きだと考える。
- 地平線に対する動きと背景の星に対する動きを同じにする。
観察と考え方を講師と確かめる
観測した角度の変化と、地球・惑星の軌道上の位置関係を分けて説明します。
グラフは架空で、実際の火星などの位置を予測する資料ではありません。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 理科編 · 国立天文台：背景の星に対する火星の動き · 国立天文台：火星の接近
読む文章・資料
背景の星に対する角度を記録する
図Aでは、背景の星を基準に東向きの角度を正に取ります。0日から10日ごとに、角度は順に7°、11°、12°、9°、6°、7°、10°でした。
太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bでは、地球は内側、惑星Mは外側の軌道を同じ向きに回ります。地球の公転周期の方が短く、ある時期に地球がMに追いついて追い越しました。Mの公転の向きは変わりません。
観察者の横の位置を変える模型
資料Cでは、遠くの背景に目印を置き、近くの柱を見ます。柱は動かさず、観察者が右へ移動しました。背景の目印に対して柱が左に動くように見えました。
同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dでは、一晩で惑星と近くの星がどちらも地平線に対して西へ動くように見えました。数週間の記録では、惑星の位置は同じ背景の星に対して変わりました。
見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eでは、惑星が背景の星に対して東向きに進み、ほとんど止まって見えた後、西向きに進みました。太陽のまわりでの惑星の公転方向は同じでした。
太陽と外惑星が反対に見える
資料Fでは、地球から見て太陽と外惑星がほぼ反対方向にありました。太陽、地球、外惑星がこの順に並ぶ簡略模型を使います。
見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gでは、地上から惑星が星に対して動く角度を数日ごとに記録しました。地球から惑星までの距離や、太陽から見た惑星の軌道上の位置は測っていません。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで、観測した角度が続けて小さくなるのはどの区間ですか。
- 0日から20日。
- 20日から40日。
- 40日から60日。
答えと解説
20日から40日。
20日、30日、40日の順に12°、9°、6°と減っています。
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで、20日から40日の間に東向きの角度は何度小さくなりましたか。
答えと解説
6
12−6＝6°です。
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで、地球がMを追い越すときに公転の向きはどうなりましたか。
- 地球とMは同じ向きに進み続けた。
- 地球は公転の向きを変え、Mはそれまでと同じ向きに進んだ。
- Mは公転の向きを変え、地球はそれまでと同じ向きに進んだ。
答えと解説
地球とMは同じ向きに進み続けた。
追い越しの間も、地球とMの公転の向きは変わりません。
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで地球からMへの視線が変わる理由はどれですか。
- 背景の恒星の位置を実験ごとに入れ替えた。
- 太陽を基準に、地球とMの位置関係が変わった。
- 地球が止まり、Mが逆向きに動き始めた。
答えと解説
太陽を基準に、地球とMの位置関係が変わった。
両方が公転し、地球がMを追い越すと位置関係が変わります。
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cで実際に横へ動いたのは何ですか。
- 遠くの目印。
- 観察する柱。
- 柱を見る観察者。
答えと解説
柱を見る観察者。
柱と目印を固定し、観察者が右に移動しました。
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cの例が示すことはどれですか。
- 柱が固定でも、見る位置が変われば背景に対する見え方が変わる。
- 柱を固定すれば、どの位置からも背景に対して同じ場所に見える。
- 観察者が動くと、遠くの目印の実際の位置も移動する。
答えと解説
柱が固定でも、見る位置が変われば背景に対する見え方が変わる。
観察者の位置が変わり、柱の見える方向が変わりました。
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで惑星の逆行を調べるのに向くのはどれですか。
- 同じ夜に惑星が地平線に対して動いた記録。
- 何日かごとに背景の同じ星に対して惑星を調べた記録。
- 近くの恒星が一晩で地平線に沈んだ時刻の記録。
答えと解説
何日かごとに背景の同じ星に対して惑星を調べた記録。
逆行は背景の恒星に対する惑星の位置の変化です。
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで惑星と星が同じ夜に西へ移るように見えたことは主に何ですか。
- 外惑星の逆行。
- 地球が外惑星に追いつく運動。
- 空全体の日周運動。
答えと解説
空全体の日周運動。
地平線に対する空全体の見かけの動きは主に地球の自転によります。
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで最初に東向きに進んで見えた区間は何ですか。
- 順行。
- 逆行。
- 留。
答えと解説
順行。
背景に対して西から東へ動く見かけの動きは順行です。
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで西向きに進んで見えたとき、太陽のまわりでの動きはどうなりましたか。
- 太陽のまわりの公転をやめた。
- 公転方向は同じで、背景に対する見かけの向きが変わった。
- 背景の恒星に対する動きと同じように、公転方向も逆になった。
答えと解説
公転方向は同じで、背景に対する見かけの向きが変わった。
西向きは見かけの運動で、公転方向は変わっていません。
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fで、太陽と外惑星の間にあるのはどれですか。
- 月。
- 別の外惑星。
- 地球。
答えと解説
地球。
太陽、地球、外惑星の順です。
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fで地球から見た太陽と外惑星の向きはどれですか。
- 互いにほぼ反対方向。
- 互いにほぼ同じ方向。
- 互いにほぼ直角の方向。
答えと解説
互いにほぼ反対方向。
地球を間に挟んで並んでいるからです。
資料：見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gから直接分かるのはどれですか。
- 観測日の地球と惑星の間の距離。
- 背景の星に対して見える方向の変化。
- 太陽のまわりの軌道の大きさ。
答えと解説
背景の星に対して見える方向の変化。
この記録が示すのは地球から見た角度です。
資料：見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gの角度だけからは直接決められないのはどれですか。
- 見かけの東向き角度が増えたか減ったか。
- どの観測日で角度が最も大きいか。
- 各日の地球と惑星の間の距離。
答えと解説
各日の地球と惑星の間の距離。
向きを知るだけでは、視線の先のどの距離にあるかは決まりません。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで角度が増える区間と減る区間を示し、背景に対する動く向きを書きましょう。
答えと解説
0〜20日は東向きの角度が増え、20〜40日は減り、40〜60日は増えました。増える区間は東向き、減る区間は西向きに見えます。
縦軸でどちらの方向を正にしたかを確かめます。
- 角度が減る20〜40日と、その前後で増えることを示す。
- 角度の増減を東向き・西向きの見かけの動きと対応させる。
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで地球がMを追い越すことと、地球から見た向きが変わることを説明しましょう。
答えと解説
内側の地球の公転周期が短いので、外側のMに追いつきます。地球とMの位置関係が変わり、Mの公転が同じ向きでも、地球からMを見た向きが変わります。
回る向きと、二つの天体を結ぶ線の向きは違います。
- 地球が内側で公転周期が短く、Mを追い越すと示す。
- 位置関係が変わって視線が変わり、公転方向は同じと説明する。
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cで固定したものと実際に動いたものを示し、柱の見え方を説明しましょう。
答えと解説
柱と背景の目印は固定しました。観察者が右に移動したので、近くの柱が背景の目印に対して左へ動いたように見えました。
どの物を基準に見たかを明らかにします。
- 柱と背景は固定で、観察者が右に動くと示す。
- 背景に対して柱が左に動いて見えたと示す。
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで一晩の動きと数週間の動きを、何に対する動きか区別しましょう。
答えと解説
一晩の動きは、地平線に対して惑星や星が西へ移る日周運動です。数週間の記録は、背景の星に対する惑星の位置の変化です。
時間の長さと、位置を比べる相手を分けます。
- 地平線を基準にした一晩の日周運動と示す。
- 背景の星を基準にした数週間の位置変化と示す。
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで観測された順行から逆行への変化と、太陽のまわりでの公転方向を分けて説明しましょう。
答えと解説
背景の星に対し東向きの順行の後、ほとんど止まって見える留を通り、西向きの逆行になりました。惑星の公転方向は変わりませんでした。
背景に対する向きと、太陽のまわりの向きを分けます。
- 東向き、留、西向きの見かけの順を示す。
- 太陽のまわりでの公転方向は同じと示す。
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fの三天体の並びを示し、地球から見て太陽と外惑星がどの方向になるか説明しましょう。
答えと解説
太陽、地球、外惑星の順です。地球を真ん中にして太陽と外惑星は別の側にあるので、地球からはほぼ反対方向です。
地球からそれぞれの天体へ視線を伸ばして考えます。
- 太陽、地球、外惑星の順を示す。
- 地球が間にあるので太陽と外惑星が反対方向と説明する。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 惑星の見かけの動きを公転の位置関係から考える
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/infer-apparent-planet-motion-from-orbital-positions/
観測した角度の変化と、地球・惑星の軌道上の位置関係を分けて説明します。
文部科学省：高等学校学習指導要領解説 理科編 · 国立天文台：背景の星に対する火星の動き · 国立天文台：火星の接近
読む文章・資料
背景の星に対する角度を記録する
図Aでは、背景の星を基準に東向きの角度を正に取ります。0日から10日ごとに、角度は順に7°、11°、12°、9°、6°、7°、10°でした。
太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bでは、地球は内側、惑星Mは外側の軌道を同じ向きに回ります。地球の公転周期の方が短く、ある時期に地球がMに追いついて追い越しました。Mの公転の向きは変わりません。
観察者の横の位置を変える模型
資料Cでは、遠くの背景に目印を置き、近くの柱を見ます。柱は動かさず、観察者が右へ移動しました。背景の目印に対して柱が左に動くように見えました。
同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dでは、一晩で惑星と近くの星がどちらも地平線に対して西へ動くように見えました。数週間の記録では、惑星の位置は同じ背景の星に対して変わりました。
見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eでは、惑星が背景の星に対して東向きに進み、ほとんど止まって見えた後、西向きに進みました。太陽のまわりでの惑星の公転方向は同じでした。
太陽と外惑星が反対に見える
資料Fでは、地球から見て太陽と外惑星がほぼ反対方向にありました。太陽、地球、外惑星がこの順に並ぶ簡略模型を使います。
見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gでは、地上から惑星が星に対して動く角度を数日ごとに記録しました。地球から惑星までの距離や、太陽から見た惑星の軌道上の位置は測っていません。
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで、観測した角度が続けて小さくなるのはどの区間ですか。
- 0日から20日。
- 20日から40日。
- 40日から60日。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで、20日から40日の間に東向きの角度は何度小さくなりましたか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで、地球がMを追い越すときに公転の向きはどうなりましたか。
- 地球とMは同じ向きに進み続けた。
- 地球は公転の向きを変え、Mはそれまでと同じ向きに進んだ。
- Mは公転の向きを変え、地球はそれまでと同じ向きに進んだ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで地球からMへの視線が変わる理由はどれですか。
- 背景の恒星の位置を実験ごとに入れ替えた。
- 太陽を基準に、地球とMの位置関係が変わった。
- 地球が止まり、Mが逆向きに動き始めた。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cで実際に横へ動いたのは何ですか。
- 遠くの目印。
- 観察する柱。
- 柱を見る観察者。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cの例が示すことはどれですか。
- 柱が固定でも、見る位置が変われば背景に対する見え方が変わる。
- 柱を固定すれば、どの位置からも背景に対して同じ場所に見える。
- 観察者が動くと、遠くの目印の実際の位置も移動する。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで惑星の逆行を調べるのに向くのはどれですか。
- 同じ夜に惑星が地平線に対して動いた記録。
- 何日かごとに背景の同じ星に対して惑星を調べた記録。
- 近くの恒星が一晩で地平線に沈んだ時刻の記録。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで惑星と星が同じ夜に西へ移るように見えたことは主に何ですか。
- 外惑星の逆行。
- 地球が外惑星に追いつく運動。
- 空全体の日周運動。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで最初に東向きに進んで見えた区間は何ですか。
- 順行。
- 逆行。
- 留。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで西向きに進んで見えたとき、太陽のまわりでの動きはどうなりましたか。
- 太陽のまわりの公転をやめた。
- 公転方向は同じで、背景に対する見かけの向きが変わった。
- 背景の恒星に対する動きと同じように、公転方向も逆になった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fで、太陽と外惑星の間にあるのはどれですか。
- 月。
- 別の外惑星。
- 地球。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fで地球から見た太陽と外惑星の向きはどれですか。
- 互いにほぼ反対方向。
- 互いにほぼ同じ方向。
- 互いにほぼ直角の方向。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gから直接分かるのはどれですか。
- 観測日の地球と惑星の間の距離。
- 背景の星に対して見える方向の変化。
- 太陽のまわりの軌道の大きさ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの位置だけからは決まらない量
資料Gの角度だけからは直接決められないのはどれですか。
- 見かけの東向き角度が増えたか減ったか。
- どの観測日で角度が最も大きいか。
- 各日の地球と惑星の間の距離。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで角度が増える区間と減る区間を示し、背景に対する動く向きを書きましょう。
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで地球がMを追い越すことと、地球から見た向きが変わることを説明しましょう。
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cで固定したものと実際に動いたものを示し、柱の見え方を説明しましょう。
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで一晩の動きと数週間の動きを、何に対する動きか区別しましょう。
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで観測された順行から逆行への変化と、太陽のまわりでの公転方向を分けて説明しましょう。
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fの三天体の並びを示し、地球から見て太陽と外惑星がどの方向になるか説明しましょう。
解答: 惑星の見かけの動きを公転の位置関係から考える
20日から40日。
20日、30日、40日の順に12°、9°、6°と減っています。
6
12−6＝6°です。
地球とMは同じ向きに進み続けた。
追い越しの間も、地球とMの公転の向きは変わりません。
太陽を基準に、地球とMの位置関係が変わった。
両方が公転し、地球がMを追い越すと位置関係が変わります。
柱を見る観察者。
柱と目印を固定し、観察者が右に移動しました。
柱が固定でも、見る位置が変われば背景に対する見え方が変わる。
観察者の位置が変わり、柱の見える方向が変わりました。
何日かごとに背景の同じ星に対して惑星を調べた記録。
逆行は背景の恒星に対する惑星の位置の変化です。
空全体の日周運動。
地平線に対する空全体の見かけの動きは主に地球の自転によります。
順行。
背景に対して西から東へ動く見かけの動きは順行です。
公転方向は同じで、背景に対する見かけの向きが変わった。
西向きは見かけの運動で、公転方向は変わっていません。
地球。
太陽、地球、外惑星の順です。
互いにほぼ反対方向。
地球を間に挟んで並んでいるからです。
背景の星に対して見える方向の変化。
この記録が示すのは地球から見た角度です。
各日の地球と惑星の間の距離。
向きを知るだけでは、視線の先のどの距離にあるかは決まりません。
記述問題の解答・確認の観点
資料：背景の星に対する角度を記録する
図Aで角度が増える区間と減る区間を示し、背景に対する動く向きを書きましょう。
0〜20日は東向きの角度が増え、20〜40日は減り、40〜60日は増えました。増える区間は東向き、減る区間は西向きに見えます。
縦軸でどちらの方向を正にしたかを確かめます。
- 角度が減る20〜40日と、その前後で増えることを示す。
- 角度の増減を東向き・西向きの見かけの動きと対応させる。
資料：太陽のまわりを回る二つの軌道
資料Bで地球がMを追い越すことと、地球から見た向きが変わることを説明しましょう。
内側の地球の公転周期が短いので、外側のMに追いつきます。地球とMの位置関係が変わり、Mの公転が同じ向きでも、地球からMを見た向きが変わります。
回る向きと、二つの天体を結ぶ線の向きは違います。
- 地球が内側で公転周期が短く、Mを追い越すと示す。
- 位置関係が変わって視線が変わり、公転方向は同じと説明する。
資料：観察者の横の位置を変える模型
資料Cで固定したものと実際に動いたものを示し、柱の見え方を説明しましょう。
柱と背景の目印は固定しました。観察者が右に移動したので、近くの柱が背景の目印に対して左へ動いたように見えました。
どの物を基準に見たかを明らかにします。
- 柱と背景は固定で、観察者が右に動くと示す。
- 背景に対して柱が左に動いて見えたと示す。
資料：同じ夜の動きと数週間の動き
資料Dで一晩の動きと数週間の動きを、何に対する動きか区別しましょう。
一晩の動きは、地平線に対して惑星や星が西へ移る日周運動です。数週間の記録は、背景の星に対する惑星の位置の変化です。
時間の長さと、位置を比べる相手を分けます。
- 地平線を基準にした一晩の日周運動と示す。
- 背景の星を基準にした数週間の位置変化と示す。
資料：見かけの向きが入れ替わる記録
資料Eで観測された順行から逆行への変化と、太陽のまわりでの公転方向を分けて説明しましょう。
背景の星に対し東向きの順行の後、ほとんど止まって見える留を通り、西向きの逆行になりました。惑星の公転方向は変わりませんでした。
背景に対する向きと、太陽のまわりの向きを分けます。
- 東向き、留、西向きの見かけの順を示す。
- 太陽のまわりでの公転方向は同じと示す。
資料：太陽と外惑星が反対に見える
資料Fの三天体の並びを示し、地球から見て太陽と外惑星がどの方向になるか説明しましょう。
太陽、地球、外惑星の順です。地球を真ん中にして太陽と外惑星は別の側にあるので、地球からはほぼ反対方向です。
地球からそれぞれの天体へ視線を伸ばして考えます。
- 太陽、地球、外惑星の順を示す。
- 地球が間にあるので太陽と外惑星が反対方向と説明する。