太陽系と天体の運動（知識）の問題
地球の自転や公転の証拠となる現象について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
- ア 北半球でフーコーの振り子を振らせると、振動面は上から見て反時計回りに回転していく
- イ 年周視差は、地球の自転によって恒星の見かけの位置がずれる現象で、地球の自転の証拠である
- ウ 年周光行差は、地球の公転によって恒星の見かけの位置がずれる現象で、その大きさは恒星までの距離が遠いほど小さい
- エ フーコーの振り子の振動面が回転する速さは、赤道上では 0 で、北極に近い高緯度ほど速くなる
この問題で使うもの
- 地球の自転・公転の証拠（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（3 技能）
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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
「地球の自転・公転の証拠」の技能を使う。フーコーの振り子・年周視差・年周光行差が、それぞれ自転と公転のどちらの証拠か、どんな特徴があるかを思い出す。
ヒント 2
フーコーの振り子は自転の証拠で、北半球では上から見て時計回りに回り、回転の速さは緯度によって変わる。年周視差と年周光行差は公転の証拠で、距離によって大きさが変わるのは年周視差だけである。
ヒント 3
回転の向きを反時計回りとするアと、年周視差を自転の証拠とするイは除ける。残るウとエについて、年周光行差が恒星までの距離によるかどうかを確かめる。
答えと解説
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エ
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解説を読む
手順 1：それぞれの現象が自転と公転のどちらの証拠かを整理する。
- フーコーの振り子：振り子の振動面は空間に対して向きを変えないが、その下で地面が自転とともに回るため、振動面が回転して見える。→ 自転の証拠
- 年周視差：地球が太陽のまわりを公転し観測位置が 1 年周期で変わるため、近い恒星の見かけの位置が 1 年周期でずれる。→ 公転の証拠
- 年周光行差：公転する地球の上で星の光を受けるため、光のくる向きが地球の運動の向きへ傾いて見える（雨の中を走ると雨が前から降ってくるように見えるのと同じ）。→ 公転の証拠
手順 2：フーコーの振り子の特徴を確認する。
振動面の回転の向きは、北半球では上から見て時計回り、南半球では反時計回りである。回転の速さは緯度によって異なり、北極・南極で最も速く（約 1 日で 1 回転）、緯度が低くなるほど遅くなり、赤道上では回転しない（0）。
手順 3：年周光行差の特徴を確認する。
年周光行差は、光の速さと地球の公転の速さによって決まるので、恒星までの距離によらず同じ大きさになる。これに対して年周視差は、近い恒星ほど大きく、遠い恒星ほど小さい。
各選択肢の検討
- ア：フーコーの振り子の振動面が回転するのは正しいが、北半球では上から見て時計回りに回転する。「反時計回り」が誤り。
- イ：年周視差は地球の公転によって生じ、公転の証拠である。「自転」が誤り。
- ウ：年周光行差が公転によって生じるのは正しいが、その大きさは恒星までの距離によらない。「距離が遠いほど小さい」が誤り（距離が遠いほど小さいのは年周視差の特徴）。
- エ：振動面の回転の速さは赤道上で 0、高緯度ほど速い。正しい。
よって答えは エ。
別解
ア: 北半球ではフーコーの振り子の振動面は上から見て時計回りに回転するので誤り（反時計回りは南半球）。イ: 年周視差は地球の公転によって近くの恒星の見かけの位置がずれる現象で、自転の証拠ではないので誤り。ウ: 年周光行差は公転による地球の運動方向と光の速さの合成で生じるずれで、その大きさは恒星までの距離によらず一定（約 20.5 秒角）なので「遠いほど小さい」は誤り。エ: 振動面の回転の速さは （ は緯度）に比例し、赤道では 0、極に近いほど速くなる（北極では 1 日で 1 回転）ので正しい。したがって正しいのはエ。