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。

地球の公転と自転 地球は自転するのに24時間かからない

今日は地球の自転と公転について話していきたいと思います。

地球は24時間で自転している、365日で公転していると思われがちですが実際は若干違い、少しのずれがあります。

 

1. 公転

自転の前に公転について書くことは少し変なように思えますがこちらのほうが話が進みやすいのでこの順番で書いていきたいと思います。

地球の公転周期は365日と思われがちですが実際には違い、365日かけても太陽の周りを一周しておらず、正確には365.2422日かけて一周しています。

つまり、1年≠365日であるためこのままだと季節がずれてしまい、700年後ぐらいには季節が反転します。

 

これでは季節がおかしくなってしまうために閏年という手段を用い、閏年のある年にほ2月29日が存在します。

そして、閏年を4年に1回設けることで季節の反転を防げる...

 

と言いたいところですがこれでも一年が365.25日となってしまい、今度は逆に一年の長さが過剰になります。

つまり、閏年は4年に1度ではなく、

400で割り切れない100の倍数の年

が閏年となりません

要するに400年、800年、1,200年、1,600年、2,000年、2,400年は閏年に当てはまりますがそれ以外の100の倍数の時は閏年にはなりません。

 

このことより年数は400年周期であり、その中で閏年がある年は97年あります。

つまり、400年の間には日数が

365×400+97=146,097日あり、

一年あたりに換算すると365.2425日となります。

 

ここまでくると誤差が非常に小さくなり、1年あたりの誤差はわずか0.0003日となるため10,000年あたりでも3日の誤差しか生じません。

一応誤差はあるものの、人類史の長さを考えるとその大きさも非常に小さくなるので実質これが正しいとも言えます。

 

結論を言うと1年が365日と言うのは間違っており、

「400年が146,097日」が本当の正解であります。

 

 

 

2. 自転

公転の後に自転の話をしますがこのようにした理由は一日の長さに大きくかかわっていくからです。

地球の1日は24時間、つまり86,400秒であり、これが俗に「地球が一周するのにかかる時間」のように思われていますが実際には違います。

 

先ほど書いたように地球は公転をしており、実を言うならば地球がたとえ自転をしなくても一公転すれば一日過ぎます。

どういうことかと言うと地球の自転が止まったとしても太陽が当たる面は変化していき、1周したら元の位置に戻るからです。

そして、地球の自転方向は公転方向と同じ方向であるので

地球の自転周期+地球の自転周期/365.2422=南中位置の周期

となります。

 

一日と言うのは「太陽が南中してから次に南中するまでの時間」のことを表しているので上式のように地球は24時間よりも早く自転をしていることとなります。

※北緯23.4度以上を前提としているので「南中」と言う言葉を使いました。

 

ここで、地球の自転周期をXとおき、南中位置の周期は86,400sより

X + X /365.2422 = 86,400

X≒86,164s

となるため地球の自転周期は23時間56分4秒ということになります。

 

つまり、一日は24時間ですが地球が一周するのにかかる時間は若干短く、一日よりも236秒早いです。

 

ちなみに地球は自転方向と公転方向が同じなので自転周期が一日よりも若干短くなりますが逆方向の場合だと自転周期のほうが長くなります。

また、地球の自転速度は時が経つにつれてだんだんと遅くなっているので今後は一日の長さは段々と長くなっていきます。

裏をかえすと大昔の地球の自転速度は速く、一日の長さが5時間であった時期もあり、こうなると太陽がすぐ昇りすぐ沈む、暴風が吹いていたなどの問題もありました。

 

余談ではあるが「地球が何回回った」と言う冗談があるがあれを求めることは地球の自転速度が遅くなっていることもあり、実質不可能であります。

 

 

 

一日は自転周期と公転周期に影響し、一年は公転周期のみに影響するのでやはり公転のほうが影響力が大きいことが分かります。