地球の自転と天体の日周運動を対応させる
地球の自転、太陽と星の日周運動、方位、見かけの角度を扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 中学校第3学年。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。
中学校第2分野(6)ア(ア)㋐「日周運動と自転」に対応します。
解説を読む
地上から見ると、太陽や星は時刻とともに位置を変えます。地球の外から見る模型と地上の記録を比べ、動いて見える向きと地球の自転を結び付けます。
必要な予備知識
東西南北と、一周が360°であることを知っていること。
- 地球は北極と南極を結ぶ軸のまわりを、西から東へおよそ一日に一回転します。北極側の上空から見ると反時計回りです。
- 地上の観察者も地球とともに回るため、遠くの天体は主に東から西へ動くように見えます。これを日周運動と呼びます。
- 北の空では、北の天の極の近くを中心に星が回るように見えます。北極星はその近くにあるので、位置の変化が小さく見えます。
- 一回転を24時間とする簡略模型では、1時間に約15°回ります。空の高さが毎時15°ずつ変わるという意味ではありません。
解き方の例
地球を外から見れば地表の人が回っています。地表に立つ人には、遠くの星の方が逆向きに動くように見えます。
よくある間違い
- 北極側から見た向きと、地上で太陽が移る向きを同じ向きと考える。
- 毎日繰り返す見かけの動きを、地球の一年の公転だけで説明する。
- 北極星の動きが小さいことを、地球が回っていない根拠とする。
観察と考え方を講師と確かめる
観察者の位置、天体の見かけの向きと地球の回転方向を対応させます。
架空の観測記録と簡略模型です。太陽の位置は影などから確認する設定です。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 国立天文台：地球の自転 · 国立天文台暦計算室：地球の向き
読む文章・資料
東から西に移るように見えた太陽
資料Aでは、日本のある地点で影から太陽の方位を調べました。朝は東寄り、南中のころは南、夕方は西寄りでした。観測者は同じ場所に立っています。
北極側から回転を見る模型
資料Bでは、地球模型を北極の上空から見下ろします。地球を西から東への実際の自転と同じ向きに回すと、円周上の目印Pは反時計回りに動きます。遠くに置いた星の目印は動かしません。
回転の角度を計算する
資料Cでは、地球が360°を24時間で一定の速さで回るとします。地球の外から見た自転の角度を求めます。
北の空の長時間写真
資料Dでは、北の空を同じカメラで数時間撮りました。星の光は円弧のような跡を作り、中心近くの北極星の跡は周りの星より短く見えました。
観察者を地球に載せる
資料Eでは、離れた光源を固定し、地球模型だけを回します。模型上の観察者の位置が移ると、観察者の基準で光源の向きが変わって見えました。
二つの時間の長さを比べる
資料Fでは、同じ夜の19時、21時、23時に星を記録すると、位置が順に変わりました。別の資料には、異なる月の21時に見える星座が違うことが載っています。
東西の観測点で光に入る順
資料Gでは、赤道上の観測点LとMを比べる簡略模型を使います。LはMより東にあり、地球は西から東へ自転します。両点は地球の夜側から昼側へ入り、同じ朝の順を比べます。
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：東から西に移るように見えた太陽
資料Aで朝から夕方の太陽の方位の順はどれですか。
- 西寄り、南、東寄り。
- 東寄り、南、西寄り。
- 南、東寄り、西寄り。
答えと解説
東寄り、南、西寄り。
朝の東寄りから、南を経て夕方の西寄りへ移るように見えました。
資料：東から西に移るように見えた太陽
資料Aで太陽が一日の中で方位を変えることを、主に何と結び付けますか。
- 地球が西から東へ自転すること。
- 地球が東から西へ自転すること。
- 地軸が一日の間に大きく傾き直すこと。
答えと解説
地球が西から東へ自転すること。
地球の西から東への自転で、太陽が反対向きに動いて見えます。
資料：北極側から回転を見る模型
資料BでPが反時計回りなのは、どこから見たときですか。
- 地球の赤道付近の地上。
- 地球模型の南極の上空。
- 地球模型の北極の上空。
答えと解説
地球模型の北極の上空。
反時計回りと観察した視点は北極の上空です。
資料：北極側から回転を見る模型
資料BでPの動きと、星の目印についての説明はどれですか。
- Pは反時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
- Pは時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
- Pは固定し、遠くの星の目印を反時計回りに回した。
答えと解説
Pは反時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
回しているのは地球模型で、星の目印は固定されています。
資料：回転の角度を計算する
資料Cで地球が1時間に回る角度は何度ですか。
答えと解説
15
360÷24＝15°です。
資料：回転の角度を計算する
資料Cで地球が3時間に回る角度は何度ですか。
答えと解説
45
1時間あたり15°なので、15×3＝45°です。
資料：北の空の長時間写真
資料Dで、跡の変化が小さいように見えた星はどれですか。
- 円弧の外側にある星。
- 中心近くにある北極星。
- 中心からの距離に関係なく、各星の跡は同じ長さだった。
答えと解説
中心近くにある北極星。
北極星は円弧の中心に近く、跡が短く見えました。
資料：北の空の長時間写真
資料Dの中心近くにある北極星の見え方は、何と関係しますか。
- 地球の自転の軸が星の方向から大きく外れること。
- 北極星がカメラのすぐ近くを回っていること。
- 北極星が地軸を北へ延ばした方向の近くに見えること。
答えと解説
北極星が地軸を北へ延ばした方向の近くに見えること。
北極星は北の天の極に近く、回転の中心に近く見えます。
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで装置の中で実際に回したものはどれですか。
- 観察者が載っている地球模型。
- 地球模型から離れた光源。
- 地球模型も光源も回した。
答えと解説
観察者が載っている地球模型。
固定した光源に対し、地球模型を回しました。
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで光源の方が動いたように見えた理由はどれですか。
- 固定した光源が、装置の中で本当に動いた。
- 観察者が地球模型とともに回って視点が変わった。
- 模型を回しても、観察者の向きは固定された。
答えと解説
観察者が地球模型とともに回って視点が変わった。
地球模型に載った観察者の向きが変わるためです。
資料：二つの時間の長さを比べる
資料Fで星の日周運動を見るために使う観測はどれですか。
- 異なる月の21時に見えた星座の比較。
- 同じ夜の19時、21時、23時の位置の比較。
- 異なる月の日中の気温の比較。
答えと解説
同じ夜の19時、21時、23時の位置の比較。
一日の中で同じ星の位置の変化を調べます。
資料：二つの時間の長さを比べる
資料Fの同じ夜の星の位置変化は主に何に対応しますか。
- 地球が一晩で太陽のまわりを一周すること。
- 星座を作る星が一晩で大きく離れること。
- 観察している間に地球が自転すること。
答えと解説
観察している間に地球が自転すること。
一晩の見かけの変化は主に地球の自転で説明できます。
資料：東西の観測点で光に入る順
資料Gで先に朝を迎える観測点はどちらですか。
- 東にあるL。
- 西にあるM。
- LとMは同時。
答えと解説
東にあるL。
地球が西から東へ回るので、東のLが先に昼側へ入ります。
資料：東西の観測点で光に入る順
資料Gで朝の順を説明する条件はどれですか。
- LがMより高い緯度にあることと公転。
- LとMの東西の位置関係と地球の自転。
- LとMで一年の長さが異なること。
答えと解説
LとMの東西の位置関係と地球の自転。
赤道上の東西の位置と、自転の向きを使います。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：東から西に移るように見えた太陽
資料Aの太陽の方位の順を示し、地球の自転方向と結び付けましょう。
答えと解説
地上では朝に東寄り、南中のころに南、夕方に西寄りに見えました。地球が西から東に回るため、太陽は東から西へ移るように見えます。
観察で見えた方向と、自転方向を別々に書きます。
- 東寄り、南、西寄りの順を示す。
- 地球の西から東への自転と反対向きの見かけの移動を結び付ける。
資料：北極側から回転を見る模型
資料Bで地球と遠い星の目印がどう動く設定か、見る場所を含めて説明しましょう。
答えと解説
北極の上空から見ると、地球の目印Pは反時計回りに動きます。遠くの星の目印は固定しています。
何を回したかを外側の視点で考えます。
- 北極の上空から見てPは反時計回りと示す。
- 遠くの星の目印は固定されていると示す。
資料：回転の角度を計算する
資料Cで、1時間の自転角と3時間の自転角の求め方を説明しましょう。
答えと解説
360°を24時間で割り、1時間は15°です。3時間では15°を3倍して45°です。
一周の時間から一時間あたりの角度を出します。
- 360÷24で15°を求める。
- 15×3で45°を求める。
資料：北の空の長時間写真
資料Dで星の跡が円弧になり、北極星の跡が短い理由を説明しましょう。
答えと解説
地球の自転で北の空の星が北の天の極の近くを中心に回るように見えます。北極星はその中心の近くにあるので、動きが小さく見えます。
円弧の中心近くと外側で移動の見え方を比べます。
- 地球の自転で北の星の見かけの動きが円弧になると説明する。
- 北極星が回転の中心の近くに見えることと短い跡を結び付ける。
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで模型の外から分かることと、模型上の観察者に見えたことを書き分けましょう。
答えと解説
模型の外から見ると、光源は固定され、地球模型と観察者が回りました。模型上では観察者の向きが変わり、固定した光源の方が動くように見えました。
見る場所を変えて、何を基準に向きを読むかを考えます。
- 外から見ると模型と観察者が回り、光源は固定と示す。
- 観察者には光源の向きが変わるように見えると説明する。
資料：東西の観測点で光に入る順
資料GでLとMが朝になる順を示し、自転の向きを根拠に説明しましょう。
答えと解説
東のLが先に朝になり、西のMが後です。地球が西から東へ回り、東側のLが先に昼側に入ります。
東にある地点が昼側に入る時を模型で追います。
- Lが先、Mが後と示す。
- 地球が西から東へ回ることを根拠にする。
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: 地球の自転と天体の日周運動を対応させる
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/relate-earth-rotation-to-apparent-daily-sky-motion/
観察者の位置、天体の見かけの向きと地球の回転方向を対応させます。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 国立天文台：地球の自転 · 国立天文台暦計算室：地球の向き
読む文章・資料
東から西に移るように見えた太陽
資料Aでは、日本のある地点で影から太陽の方位を調べました。朝は東寄り、南中のころは南、夕方は西寄りでした。観測者は同じ場所に立っています。
北極側から回転を見る模型
資料Bでは、地球模型を北極の上空から見下ろします。地球を西から東への実際の自転と同じ向きに回すと、円周上の目印Pは反時計回りに動きます。遠くに置いた星の目印は動かしません。
回転の角度を計算する
資料Cでは、地球が360°を24時間で一定の速さで回るとします。地球の外から見た自転の角度を求めます。
北の空の長時間写真
資料Dでは、北の空を同じカメラで数時間撮りました。星の光は円弧のような跡を作り、中心近くの北極星の跡は周りの星より短く見えました。
観察者を地球に載せる
資料Eでは、離れた光源を固定し、地球模型だけを回します。模型上の観察者の位置が移ると、観察者の基準で光源の向きが変わって見えました。
二つの時間の長さを比べる
資料Fでは、同じ夜の19時、21時、23時に星を記録すると、位置が順に変わりました。別の資料には、異なる月の21時に見える星座が違うことが載っています。
東西の観測点で光に入る順
資料Gでは、赤道上の観測点LとMを比べる簡略模型を使います。LはMより東にあり、地球は西から東へ自転します。両点は地球の夜側から昼側へ入り、同じ朝の順を比べます。
資料：東から西に移るように見えた太陽
資料Aで朝から夕方の太陽の方位の順はどれですか。
- 西寄り、南、東寄り。
- 東寄り、南、西寄り。
- 南、東寄り、西寄り。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：東から西に移るように見えた太陽
資料Aで太陽が一日の中で方位を変えることを、主に何と結び付けますか。
- 地球が西から東へ自転すること。
- 地球が東から西へ自転すること。
- 地軸が一日の間に大きく傾き直すこと。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：北極側から回転を見る模型
資料BでPが反時計回りなのは、どこから見たときですか。
- 地球の赤道付近の地上。
- 地球模型の南極の上空。
- 地球模型の北極の上空。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：北極側から回転を見る模型
資料BでPの動きと、星の目印についての説明はどれですか。
- Pは反時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
- Pは時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
- Pは固定し、遠くの星の目印を反時計回りに回した。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：回転の角度を計算する
資料Cで地球が1時間に回る角度は何度ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：回転の角度を計算する
資料Cで地球が3時間に回る角度は何度ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：北の空の長時間写真
資料Dで、跡の変化が小さいように見えた星はどれですか。
- 円弧の外側にある星。
- 中心近くにある北極星。
- 中心からの距離に関係なく、各星の跡は同じ長さだった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：北の空の長時間写真
資料Dの中心近くにある北極星の見え方は、何と関係しますか。
- 地球の自転の軸が星の方向から大きく外れること。
- 北極星がカメラのすぐ近くを回っていること。
- 北極星が地軸を北へ延ばした方向の近くに見えること。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで装置の中で実際に回したものはどれですか。
- 観察者が載っている地球模型。
- 地球模型から離れた光源。
- 地球模型も光源も回した。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで光源の方が動いたように見えた理由はどれですか。
- 固定した光源が、装置の中で本当に動いた。
- 観察者が地球模型とともに回って視点が変わった。
- 模型を回しても、観察者の向きは固定された。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：二つの時間の長さを比べる
資料Fで星の日周運動を見るために使う観測はどれですか。
- 異なる月の21時に見えた星座の比較。
- 同じ夜の19時、21時、23時の位置の比較。
- 異なる月の日中の気温の比較。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：二つの時間の長さを比べる
資料Fの同じ夜の星の位置変化は主に何に対応しますか。
- 地球が一晩で太陽のまわりを一周すること。
- 星座を作る星が一晩で大きく離れること。
- 観察している間に地球が自転すること。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：東西の観測点で光に入る順
資料Gで先に朝を迎える観測点はどちらですか。
- 東にあるL。
- 西にあるM。
- LとMは同時。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：東西の観測点で光に入る順
資料Gで朝の順を説明する条件はどれですか。
- LがMより高い緯度にあることと公転。
- LとMの東西の位置関係と地球の自転。
- LとMで一年の長さが異なること。
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：東から西に移るように見えた太陽
資料Aの太陽の方位の順を示し、地球の自転方向と結び付けましょう。
資料：北極側から回転を見る模型
資料Bで地球と遠い星の目印がどう動く設定か、見る場所を含めて説明しましょう。
資料：回転の角度を計算する
資料Cで、1時間の自転角と3時間の自転角の求め方を説明しましょう。
資料：北の空の長時間写真
資料Dで星の跡が円弧になり、北極星の跡が短い理由を説明しましょう。
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで模型の外から分かることと、模型上の観察者に見えたことを書き分けましょう。
資料：東西の観測点で光に入る順
資料GでLとMが朝になる順を示し、自転の向きを根拠に説明しましょう。
解答: 地球の自転と天体の日周運動を対応させる
東寄り、南、西寄り。
朝の東寄りから、南を経て夕方の西寄りへ移るように見えました。
地球が西から東へ自転すること。
地球の西から東への自転で、太陽が反対向きに動いて見えます。
地球模型の北極の上空。
反時計回りと観察した視点は北極の上空です。
Pは反時計回りで、遠くの星の目印は固定した。
回しているのは地球模型で、星の目印は固定されています。
15
360÷24＝15°です。
45
1時間あたり15°なので、15×3＝45°です。
中心近くにある北極星。
北極星は円弧の中心に近く、跡が短く見えました。
北極星が地軸を北へ延ばした方向の近くに見えること。
北極星は北の天の極に近く、回転の中心に近く見えます。
観察者が載っている地球模型。
固定した光源に対し、地球模型を回しました。
観察者が地球模型とともに回って視点が変わった。
地球模型に載った観察者の向きが変わるためです。
同じ夜の19時、21時、23時の位置の比較。
一日の中で同じ星の位置の変化を調べます。
観察している間に地球が自転すること。
一晩の見かけの変化は主に地球の自転で説明できます。
東にあるL。
地球が西から東へ回るので、東のLが先に昼側へ入ります。
LとMの東西の位置関係と地球の自転。
赤道上の東西の位置と、自転の向きを使います。
記述問題の解答・確認の観点
資料：東から西に移るように見えた太陽
資料Aの太陽の方位の順を示し、地球の自転方向と結び付けましょう。
地上では朝に東寄り、南中のころに南、夕方に西寄りに見えました。地球が西から東に回るため、太陽は東から西へ移るように見えます。
観察で見えた方向と、自転方向を別々に書きます。
- 東寄り、南、西寄りの順を示す。
- 地球の西から東への自転と反対向きの見かけの移動を結び付ける。
資料：北極側から回転を見る模型
資料Bで地球と遠い星の目印がどう動く設定か、見る場所を含めて説明しましょう。
北極の上空から見ると、地球の目印Pは反時計回りに動きます。遠くの星の目印は固定しています。
何を回したかを外側の視点で考えます。
- 北極の上空から見てPは反時計回りと示す。
- 遠くの星の目印は固定されていると示す。
資料：回転の角度を計算する
資料Cで、1時間の自転角と3時間の自転角の求め方を説明しましょう。
360°を24時間で割り、1時間は15°です。3時間では15°を3倍して45°です。
一周の時間から一時間あたりの角度を出します。
- 360÷24で15°を求める。
- 15×3で45°を求める。
資料：北の空の長時間写真
資料Dで星の跡が円弧になり、北極星の跡が短い理由を説明しましょう。
地球の自転で北の空の星が北の天の極の近くを中心に回るように見えます。北極星はその中心の近くにあるので、動きが小さく見えます。
円弧の中心近くと外側で移動の見え方を比べます。
- 地球の自転で北の星の見かけの動きが円弧になると説明する。
- 北極星が回転の中心の近くに見えることと短い跡を結び付ける。
資料：観察者を地球に載せる
資料Eで模型の外から分かることと、模型上の観察者に見えたことを書き分けましょう。
模型の外から見ると、光源は固定され、地球模型と観察者が回りました。模型上では観察者の向きが変わり、固定した光源の方が動くように見えました。
見る場所を変えて、何を基準に向きを読むかを考えます。
- 外から見ると模型と観察者が回り、光源は固定と示す。
- 観察者には光源の向きが変わるように見えると説明する。
資料：東西の観測点で光に入る順
資料GでLとMが朝になる順を示し、自転の向きを根拠に説明しましょう。
東のLが先に朝になり、西のMが後です。地球が西から東へ回り、東側のLが先に昼側に入ります。
東にある地点が昼側に入る時を模型で追います。
- Lが先、Mが後と示す。
- 地球が西から東へ回ることを根拠にする。