DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

地軸の傾き 大きくなると季節が極端になる!

今日は地軸について書いていきたいと思います。

ご存知の通り、地球の地軸は23.4度ほど傾いており、そのおかげで日本には四季があります。

では、何故地軸によって四季があるのかを書いていきたいと思います。

 

1. 地軸の傾きによる影響

地球の地軸はご存知の通り、23.4度傾いており、春分,秋分の日は赤道に太陽が直角に当たりますが夏至には北回帰線(北緯23.4度)に、冬至には南回帰線(南緯23.4度)に太陽が直角に当たります。

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このように夏至の時は北緯23.4度、冬至の時は南緯23.4度に直角に当たり、その間の春分,秋分の時には太陽は赤道と直角となります。

 

当然ではあるが太陽の当たる面が昼、当たらない面が夜となるので春分や秋分の日は

昼と夜の長さがどの地点でも同じになりますが

厳密には大気の影響、視差、太陽の視直径の関係上昼のほうが若干長くなります。

真空であるかつ、視差が無い、そして太陽が点光源ならば昼と夜の長さは等しくなります。

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しかし、春分,秋分以外の時は昼の長さと夜の長さが異なり、北半球では夏至に近づくほど昼の長さが長くなり、南半球では(北半球から見た)冬至に近づくほど昼の長さが長くなります。

そして、昼の長さが極端になるのは高緯度側であり、北緯66.6度以上となると夏至に火にはずっと昼である白夜となり、当然更に緯度が高くなると白夜の期間も長くなります。

けれども太陽が沈まない代わりに太陽の角度もかなり低いものとなり、北緯66.6度の夏至の日の太陽光度は46.8度と日本の春分や秋分の日よりも低いです。

当然白夜があるということは太陽の昇らない極夜も存在し、北緯66.6度以上の地域の冬至の日に極夜となります。

言うまでもありませんが北緯が高くなるほど極夜の期間も長くなります。

 

反対に南緯66.6度以下の地域では(北半球から見た)夏至の日に極夜となり、反対に(北半球から見た)冬至の日には白夜となりますが...

 

夏至の時の地球と太陽

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北緯66.6度線(水色の線)以上だと一日中太陽の当たる面ばかり向くため、日は沈むことは無いが反対に南緯66.6度以下だと一日中太陽の当たらない面を向くため太陽は一日中見えなくなります。

そして、他の緯度の地域でも緯度が高くなればなるほど昼の長さは長くなり、夜の長さは短くなります。

つまり、季節が夏(ここでは春分~秋分までとするの時は)北海道の昼よりも沖縄の昼のほうが短くなります。

 

当然ではあるが冬至の日はこの真逆になりますが...

 

 

 

2. もし、地軸の傾きが変わると...

ここまでは地軸の傾きによる影響について書きましたがもし、地軸の傾きが現在と変わるとどうなるのでしょうか?

地軸の傾きは

  • 太陽との角度
  • 昼夜の長さ

に影響しましたがもし、地軸の傾きが無くなる、つまり年がら年中春分,秋分と同じような状況となり、

  • 昼の長さがどこでも12時間になる
  • 一年中同じ気温となる

と言う影響が出てきます。

 

反対に地軸の傾きが大きくなると緯度による昼夜の長さや太陽からの角度も大きく変わり、

  • 季節による寒暖差がより激しくなる
  • 昼と夜の長さが夏冬によって大きく変わる
  • 白夜、極夜が見られる地域が広くなる

などの影響が出てきます。

 

そして、東京都(北緯35.7度)で白夜が見られるほど地軸が傾くとどのような影響が出るのでしょうか?

その時の地軸の傾きは

90-35.7=54.3(度)

となり、夏至の太陽の角度はと言うと

90-35.7+54.3=108.6(度)となります。

 

108.6度?

90度以上となっていますがこれはどういうことなのでしょうか?

実はこの角度は南中光度を示しているものであり、90度を超えると北側に太陽が南中する、つまり太陽が北中するということとなり、

108.6度より太陽の北中高度は71.4度となります。

しかもその間に当然ではあるが太陽との角度が90度となる時期があるので最高気温の時期は現在の日本とはずれ、夏は気温が高くなります。

 

そして、冬至の時の太陽光度はと言うと当然0度であり、結果として太陽光度の傾きは0度から直角と範囲が非常に広くなります。

 

更に夏の間は昼の長さがより長くなり、逆に冬の間は夜の長さがより長くなるので気候は今よりも寒暖差がより激しくなり、過酷な季節になります。

 

 

しかも、ここまで傾きが大きくなると赤道付近にも季節が生じるほどとなり、赤道の夏至の太陽高度は北中35.7度、冬至の太陽光度は南中35.7度となるためこの時期に近づくと日本の冬に近い状態となってしまうのです。

逆に北極点や南極点では太陽が最も昇る時の高度が54.7度になるので今の気温よりも高くなり、南極の氷が溶けて海面上昇が起こるようになります。

 

 

このように地軸の傾きが大きくなると季節が極端なものになる上に赤道が寒冷化、極地が温暖化をするようになるので地球にとっては致命的な状態になります。

そして、昼夜の長さもより極端なものになりますが

赤道での昼夜の長さはどんなに地軸が傾いても半々、

逆に極点の昼夜の長さはどんなに地軸が傾いても白夜が半年、極夜が半年になりますが...

 

 

 

3. 北中と南中のどっちも起こる地域

地球の場所によって北中と南中のどちらかが起こり、両方起こる地域は無いように見えますが実はある緯度の範囲では両方とも起こります。

実は先ほどもちゃっかり書きましたが地球の地軸の傾きよりも低緯度側では北中も南中も起こり、言うまでもありませんが北緯23.4度と南緯23.4度の間の地域では北中も南中も起こります。

 

赤道では秋分と春分の日に太陽が直角に当たりますが冬至側になると南中し、逆に夏至側になると北中します。

そして、緯度が北に向かうと南中する期間が長くなり、北緯23.4度を超えると太陽は南中しかしなくなります。

逆に南に向かうと北中する期間が長くなり、同様に南緯23.4度を超えると太陽は北中しかしなくなるのです。

 

しかし、その間の地域にいると冬至になる前、または夏至になる前に太陽が直角になり、冬至、または夏至を過ぎるとまた太陽が直角になる期間が現れます。

そして、その間にいつもとは真逆の方向に太陽が見えることとなります。

 

それらの地域に行くには外国に行くしかないように見えますが

実は日本でも両方起こる地域があります。

それは沖ノ鳥島であり、北緯が20度ほどしか無いため夏至の日には極めて高い角度で北中します。

 

けれども沖ノ鳥島は上陸不可能なのでその現象を見るには外国に行くしかありません。

もし、低緯度の地域に長期間滞在するならば季節による太陽の違いを楽しむことが出来るのです。