中3 理科 ／ 地学 ／ s3-07

更新 2026-09-12

天体（日周運動・年周運動・太陽と月・金星）

この単元でできるようになること

• 地球の自転による日周運動（1 時間に 15°）で、星や太陽の見える位置と時刻を計算できる
• 地球の公転による年周運動（1 か月に 30°）と組み合わせ、「◯か月後の同じ星は何時にどこか」を求められる
• 透明半球の記録から、太陽の南中時刻・日の出時刻を求められる
• 季節による太陽の南中高度・昼の長さの変化を、地軸の傾き（23.4°）で説明し、南中高度を計算できる
• 月の満ち欠け・日食と月食、金星の満ち欠けと見える時間帯を図で説明できる

入試での位置づけ

時刻と角度の計算（15°/時、30°/月）と南中高度の式（90° − 緯度 ± 23.4°）が計算の柱。図の読み取り（透明半球・星座早見・金星の位置）が多く、「北の空は反時計回り」「南の空は東→西」を落とさないこと。

1. 日周運動（地球の自転）

まずここだけ

地球は西から東へ、1 日に 1 回自転する → 天体は東から西へ、1 日で 360° 動いて見える。1 時間に 15°。

北極星が動かないのは、地軸の延長線上にあるから。北極星の高度 = その場所の緯度。

20 時に南の空にあった星は、3 時間後（23 時）には 15° × 3 = 45° 西へ動いている。 北の空の星が 90° 反時計回りに動くのにかかる時間 = 90 ÷ 15 = 6 時間。

2. 年周運動（地球の公転）

まずここだけ

地球は太陽のまわりを1 年で 1 周公転（西から東・反時計回り）→ 同じ時刻に見える星は1 か月に 30°（1 日に約 1°）東から西へずれる。

同じ星が同じ位置に見える時刻は、1 か月に 2 時間ずつ早くなる（30° ÷ 15°/時 = 2 時間）。

1 月 1 日 22 時に南中した星は、2 月 1 日には 20 時に南中。3 月 1 日には 18 時。

ここまでできれば十分：日周＋年周の合わせ技

「1 月 1 日 22 時に真南（南中）の星は、3 月 1 日 20 時にはどこに見えるか」

• 年周：2 か月で 60° 西へ → 3 月 1 日 22 時に 60° 西
• 日周：22 時から 20 時は 2 時間前 → 30° 東へ戻す
• 合計：60° − 30° = 30° 西

季節の星座：太陽と反対側にある星座が真夜中に南中。太陽と同じ側の星座は昼間で見えない。

• 冬の夜（オリオン座・ふたご座）、夏の夜（さそり座）、春（しし座）、秋（ペガスス座）
• 黄道：天球上で太陽が 1 年かけて通る道。黄道 12 星座。

3. 太陽の動きと季節

まずここだけ

透明半球：ペン先の影が中心と重なる位置に印。1 時間ごとの間隔は等しい（等速）。

• 曲線の両端を伸ばして半球の縁との交点が日の出・日の入りの位置
• 印の間隔から日の出時刻を求める：

  9 時と 11 時の印の間 4 cm、9 時の印から日の出点まで 7 cm → 1 時間で 2 cm → 3.5 時間前 → 5 時 30 分

• 南中時刻 = (日の出 + 日の入り) ÷ 2

季節の変化

地軸が公転面に垂直な方向から 23.4° 傾いたまま公転するため：

南中高度の式（北緯 φ の地点）：

• 春分・秋分：90° − φ
• 夏至：90° − φ + 23.4°
• 冬至：90° − φ − 23.4°

北緯 35°：春分 55°、夏至 78.4°、冬至 31.6°

夏が暑い理由：南中高度が高い → 同じ面積に当たる光が多い（＋昼が長い）。太陽との距離ではない。

4. 月

ここまでできれば十分

月は地球のまわりを約 1 か月（29.5 日） で公転。太陽の光の当たり方で満ち欠け。

月の出は毎日約 50 分ずつ遅くなる（公転で月が東にずれる）。

日食：太陽 − 月 − 地球 の順（新月のとき）。月が太陽をかくす。 月食：太陽 − 地球 − 月 の順（満月のとき）。地球の影に月が入る。

月の同じ面しか見えないのは、自転周期 = 公転周期だから。

5. 金星

ここまでできれば十分

金星は地球より内側を公転する内惑星 → 真夜中には見えない。

• 明けの明星：明け方、東の空（太陽より西側にあるとき）
• よいの明星：夕方、西の空（太陽より東側にあるとき）

満ち欠けと大きさ：

• 地球に近いとき：大きく見え、細く欠ける（三日月形）
• 地球から遠いとき：小さく見え、丸に近い
• 太陽側が光る。よいの明星は右側が光る（西の空で太陽は右下）

惑星の分類：地球型（水・金・地・火：小さく密度大）／木星型（木・土・天・海：大きく密度小）。太陽系の中心は恒星である太陽。

6. よくある間違い

• 北の空の星の回転を「時計回り」にする（反時計回り）
• 年周運動の 2 時間／月を「遅くなる」にする（早くなる）
• 夏至の南中高度を 90 − φ − 23.4 とする（夏は**＋**）
• 満月の南中を「夕方」（真夜中。夕方に南中は上弦）
• 金星を真夜中に見えるとする（内惑星なので見えない）
• 日食を満月のときとする（新月）

7. 自己チェック

1. 日周：15°/時、東→西、北は反時計回り
2. 年周：30°/月、同じ位置は 2 時間/月早く
3. 南中高度：90 − φ（春秋）、＋23.4（夏至）、−23.4（冬至）
4. 上弦=夕方南中、満月=真夜中南中、下弦=明け方南中。日食=新月、月食=満月
5. 金星：真夜中不可視。近いと大きく細い、遠いと小さく丸い

8. 小テストへ

→ 小テスト（s3-07）

関連する単元

• 前提：s2-09 気象（透明半球・季節の観測）、s1-09 地震（地球の構造）
• 次に進む：s3-08 自然と人間
• ここで使う考え方が出てくる：（高校）地学基礎

参考資料

• 文部科学省『中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編』── 第 2 分野「(6) 地球と宇宙 ア(ア) 天体の動きと地球の自転・公転 ア(イ) 太陽系と恒星」
• 国立天文台「暦計算室」（https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/）── 地軸の傾き 23.4° などの数値

受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/koko/science/s3-07/ ／ 更新 2026-09-12