地球と宇宙の問題
ある地点で、12 月 15 日の 23 時に、ある星が真南の空に見えた(南中した)。同じ地点で、2 か月後の 2 月 15 日にこの星が南中するのは何時ですか。24 時制で答えなさい。ただし、星は 1 時間に ずつ東から西へ動いて見え(日周運動)、同じ時刻に見える星の位置は 1 か月に ずつ東から西へ動いて見える(年周運動)ものとする。
この問題で使うもの
- 星の年周運動と日周運動の組み合わせ(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(4 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「星の年周運動と日周運動の組み合わせ」を使います。2 か月後の同じ時刻に、星が南中の位置からどれだけ西へずれているかを考えましょう。
ヒント 2
年周運動で 1 か月に ずれ、日周運動では が 1 時間にあたります。つまり、同じ位置に見える時刻は 1 か月に 2 時間早くなります。
ヒント 3
2 か月で ずれるので、 時間だけ早い時刻に南中します。
答えと解説
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解説を読む
手順 1: 年周運動で、2 か月後の同じ時刻に星がどれだけ動いているかを求める
同じ時刻に見える星の位置は 1 か月に ずつ西へ動くので、2 か月後の 23 時には
だけ、南中の位置より西にずれています。
手順 2: 日周運動で、その角度が何時間分にあたるかを求める
星は 1 時間に 動くので、 動くのにかかる時間は
つまり、2 月 15 日には、23 時より 4 時間前に南中していたことになります。
(同じ位置に見える時刻は 1 か月に 2 時間ずつ早くなる、と考えても 時間早くなります。)
手順 3: 南中する時刻を求める
よって、2 月 15 日にこの星が南中するのは 19 時です。
別解
同じ時刻に見える星の位置は 1 か月に 西へ動くので、2 か月後には 西へ動く。つまり、同じ時刻(23 時)には、この星は 2 月 15 日には南中の位置より 西に見える。星は 1 時間に 西へ動くので、 時間前にすでに南中している。したがって 2 月 15 日に南中するのは 時。検算: 19 時に南中した星は、4 時間後の 23 時には 西に動いていて、2 か月分の年周運動 と一致する。