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【須磨学園中学過去問解説】2021年度 理科 第2回 大問4

須磨学園中過去問 2021年度 理科 第2回 大問4

問題文をそのまま掲載すると著作権上問題となるため、学校サイトの過去問PDFを見てください。そしてまず自分で解いてみてから以下の解説を読んでください。

日食に関する問題です。基本的な問題なのですが…簡単にするために月の公転を無視した設定なので、問6の日食の欠ける順番が実際とは東西(左右)が逆になってしまっています。
日食の欠け方や月の公転との関係まで学習している受験生にとっては、混乱のもとになる可能性があるので無理して解く必要はないでしょう。

問1 難易度:★☆☆☆☆

太陽の周りを回転している天体のことを惑星といいます。

問2 難易度:★★☆☆☆

木星には79個も衛星があります。代表的なものとして、イオ、エウロパ、ガニメデ、カリストがあります。フォボスは火星の衛星です。

問3 難易度:★★★☆☆

天動説はプトレマイオスが2世紀にまとめ、すっと信じられてきましたが、16世紀コペルニクスにより、地動説が説明されました。

アリストテレスはプトレマイオスの影響を受けて天動説をさらに発展させました。

アリスタルコスは紀元前3世紀ごろ、すでに地動説のもととなる太陽中心説を唱えていた科学者です。

地動説ではガリレオ・ガリレイも有名ですが、彼が生まれたのはコペルニクスが亡くなった20年後です。自作の望遠鏡を使い、月の凹凸、木星の衛星、金星の満ち欠け、太陽黒点などを発見してコペルニクスの説を支持しました。宗教裁判にかけられ無理やり天動説を支持することを宣誓させられ、「それでも地球は動く」と言ったというエピソードは有名ですね。ただ本当はそんなこと言ってないという説もあるようです。

問4 難易度:★★☆☆☆

月食は、地球の影が月に映る現象です。つまり、地球が太陽と月の間にあるものを選べば良いことになります。よって、②太陽、地球、月が正解です。

問5 難易度:★★☆☆☆

図2-2において、点線で挟まれたおうぎ形の中心角は15°です。地球は24時間で360°回転するので、1時間で15°回転します。日食を観測できる地球上の範囲はおうぎ形二つ分なので、観測者は、日食を最長で約2時間観測できることになります。

問6 難易度:★★★☆☆  ※注意※

図2-2を見ると分かる通り、①のように太陽が完全に隠れた皆既日食を観測できるのは、真上付近、つまり南中付近にきたときだとわかります。(じっさい、皆既日食が起こるのは正午付近です)

図2-2のように観測者が半影の中に入っていくとき、観察者から見ると、月は太陽よりも東(左)にあります。ここから月は太陽に近づいってから完全に隠し、それから逆方向へ抜けていきます。

この問題における日食モデル(月の公転を無視)

皆既日食になる直前の段階では、月は太陽の左側(東側)にありますので、太陽は③のように見えるはずです。逆に、皆既日食の直後、月は太陽の右側(西側)にありますので、太陽は①のように見えるはずです。

日食が見られるのは、最長で皆既日食の前後1時間くらいです。これを太陽の観測できる角度に換算すると、南中するポイントから東に15°ずれたところから日食がはじまり西に15°ずれたところで終わることが分かります。

よって、南中から左に1つズレた点に③、南中に②、右に1つズレた点に①がこの問題では正解となるでしょう。

ただし、これは実際の欠け方とは逆であることに注意しましょう。日食には地球の自転だけでなく、月の公転が関わっているからです。日食が起こるとき、公転する月が西側から太陽の前を横切り、東側に抜けていきます。

日食が西側から欠ける理由。

地球(観察者)から見ると、月は太陽と同じように東の空から西へ動きます。月は地球の自転を追いかけるように公転しているので、そのぶん太陽よりも遅く見えます。太陽が月を追いこす過程で日食が起こるのです。

観測者から見た日食

下図は、2020年6月21日に部分日食が起きた時の各地の予報です。これを見ると日食は「西が先、東が後」であることが分かります。これは日の出や日の入り、南中時刻が「東が先、西が後」なのとは逆ですね。このことからも、日食の起き方が地球の自転だけでは説明できないことが分かります。

日本国内のおもな地点における日食の予報
日本国内のおもな地点における日食の予報(国立天文台HPより)

問7 難易度:★★☆☆☆

半影に入ると部分日食は観測できますが、本影に入らないと皆既日食を見ることはできません。

【解答】
2020年6月の日食では、日本は半影には入ったが本影には入らなかったから。

問8 難易度:★★☆☆☆

月が公転する軌道は、完全な円形ではなく、だ円形をしています。なので、地球との距離に差が生まれ、近いときには月が大きく、遠いときには小さく見えることになります。

【解答】
月が公転する軌道がだ円形だから。(16字)

 

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