月は、どうして形が変わるの？
細い月、半分の月、まん丸の月。同じ月なのに、見える形が変わるのはなぜだろう。太陽に照らされる側と、地球から見える側を重ねて考えよう。
まず、ひとことで
月は太陽の光を反射して見えるよ。ふだんは月のほぼ半分に太陽の光が当たっているけれど、月が地球の周りを動くと、その明るい側の見える割合が変わる。それが満ち欠けなんだ。
丸い月が、細い月に変身する？
夕方の空に、細いバナナのような月を見つけたことはあるかな。別の日には半分、そのまた別の日にはまん丸に見えるね。でも、月の岩が毎日削られたり、また生えてきたりしているわけではないよ。変わっているのは、私たちに明るく見える部分の形なんだ。月の形そのものと、明るいところの見え方を分けることが、最初の手がかりになるよ。
こうした見え方の移り変わりを、月の満ち欠けという。雲に隠れて欠けて見えることとは別に、晴れた空でもくり返し起こるんだ。答えを見つけるには、月だけを眺めるのではなく、光を送る太陽と、私たちがいる地球も一緒に考える必要があるよ。同じ丸いものでも、どちらから照らし、どちらから見るかで、明るい形は違って見えるんだね。
太陽に照らされる半分と、私たちが見る半分
月は、自分で太陽のように光を出して輝いているわけではないよ。太陽から届いた光が月の表面で反射し、その一部が目に入ることで見えるんだ。ふだん、月には太陽の光が当たる昼の側と、当たらない夜の側がある。光が当たるのは、球全体のおよそ半分だよ。ここでは地球の影に入る月食などの特別な場合を除いて考えよう。
一方、地球から一度に見られるのも、月の球全体のおよそ半分だね。この「見える半分」と「太陽が照らす半分」は、いつもぴったり同じではない。二つが大きく重なれば明るい部分は広く見え、わずかに重なれば細く見えるよ。最初の図では、照らされる向きをそろえ、地球から見る向きだけを変えて、この重なりの違いを比べているんだ。
左列は球を上から見た模型、右列は地球から見える明るい形の例。緑の矢印は見る向き、黄色は光の向きだよ。三つの図の月は別々の日の例で、同時に三つあるわけではない。大きさや距離、軌道の傾きは省略しているよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図新月から満月へ、見える割合が増えていく
月が空で太陽と同じ方向に近いころ、太陽が照らす側は主に地球の反対を向く。地球へ向いた側はほとんど夜なので、月は見つけにくくなるよ。これが新月だね。月はその後も地球の周りを動く。太陽と月が見える方向の間が開いてくると、明るい側の一部が見え始め、細い月から、だんだん太い月へ変わっていくんだ。
太陽を見る方向と月を見る方向がおよそ直角になるころには、月の見かけの円の半分が明るく見える。満ちていく途中の半月を、上弦の月というよ。さらに進み、月が太陽とほぼ反対の方向にあるころ、地球へ向いた側がほぼ全面照らされ、満月になる。月の裏側も含めた球全体が光っているわけではないよ。見える円が明るい、という意味なんだ。
満月の後は、反対の半分へ
満月を過ぎても、月は止まらずに動くよ。今度は、太陽に照らされている側が地球から見えにくい向きへ移っていき、明るい部分は小さくなる。欠けていく途中の半月は、下弦の月。その後、さらに細くなり、新月へ戻るんだ。新月、上弦、満月、下弦という名前は、なめらかに続く変化の中の、目印となる段階を表しているんだね。
図や本では上弦を右半分が明るい形、下弦を左半分が明るい形に描くことがあるよ。でも、空の月がいつも紙の絵と同じ傾きで見えるわけではない。観察する場所や時刻、季節によって、月は傾いて見えるんだ。上下左右だけを丸暗記するより、光を出す太陽と、月を見る向きの関係を確かめる方が、仕組みをいろいろな場面へ使えるよ。
地球の影で欠ける月食とは、別の仕組み
「月が欠けるのは、地球の影がかかるから」と思うことがあるかもしれないね。地球の影で月が暗くなる現象は、たしかにある。それが月食だよ。太陽、地球、月の並びがそろい、太陽と反対側へ伸びる地球の影の中を月が通ると起きる。普段の満ち欠けでは、太陽の光が当たらない月の夜側を見ている。光が届かない理由を、ここで分けよう。
では、満月になるたびに月食にならないのはなぜかな。月の通り道の面は、地球が太陽の周りを動く面に対して傾いているよ。そのため、多くの満月は、地球の影の北側や南側へそれたところを通る。二つ目の図は、満月のころに影を外れる場合と、影に入る場合の違いを横から比べたものだよ。平らな紙の上の並びだけでは、省いてしまう向きがあるんだね。
満月のころの位置関係を横から比べる模式図。月の通り道の面の傾きにより、多くは影の外を通るよ。距離、天体と影の大きさ、上下のずれは正確な縮尺ではない。半影や大気を通る光の説明は省略した図だよ。
出典資料に基づきEggplanetが作成した模式図ひと回りするリズムは、平均約29.5日
新月から次の新月まで、満ち欠けがひと回りする時間は平均約29.5日だよ。これは「毎回ぴったり29日と半日」という意味ではない。月の動き方などによって、かかる時間には違いがあるんだ。新月から何日たったかを表す数を、月齢という。月齢を調べると見え方の目安になるけれど、同じ月齢なら全く同じ形、と厳密に決まるわけではないよ。
国立天文台の解説でも、満月になるときの月齢は一定ではないと説明されている。だから、半月から次の段階までは必ず7日、と決めつけないでね。カレンダーに書かれた名前と、実際に空で見える形を比べるときは、観察した日時も記録しよう。約1か月という大きなリズムと、一回ごとの少しの違いを分けることは、ほかの自然の周期を考えるときにも役立つよ。
形が違うと、見つけやすい時間も違う
月は夜だけ空にいる、と思っていないかな。上弦の月は昼ごろに昇り、夕方に空の高いところで見つけやすく、真夜中ごろに沈むのが大まかな目安だよ。一方、満月は夕方に昇り、朝ごろに沈む。太陽と月の方向の関係が違うので、地球が回るにつれて、それぞれが地平線の上へ現れる時間帯も違ってくるんだ。昼に月が見えることも、特別な異常ではないよ。
ただし、これは正確な時刻表ではないよ。実際の昇り沈みや高さは、日付や場所で変わる。また、空にあっても、雲や空の明るさで見つけにくいことがある。新月が見つけにくいのも、月が消えたからではないんだね。月の位置、照らされる側、私たちから見える側、空の条件。この四つを分けて考えると、「ない」と「見えにくい」の違いに気づけるよ。
どっとと考えよう：同じ丸でも、明るい形は変わる？
紙に大きな丸を三つ描き、どれも左半分を黄色に、右半分を濃い色に塗ってみよう。左から太陽の光が来る模型だよ。それぞれの丸に対して、見る人が右、下、左にいる場合を描き足す。どちらから見れば夜側が多く、どちらなら昼側が多く見えるかな。これは球を上から見た位置関係の模型なので、塗った平らな丸が実際の球そのものだとは思わないでね。
次に、安全な場所から大人と夕方の月を見つけられたら、日時と明るい形を紙に残そう。太陽を探して直接見たり、双眼鏡を向けたりはしないでね。曇って見えなかった日は、そのことも書けばいい。何日かの記録を並べたら、どちらが満ちていく途中かを考えよう。月の岩の形が変わらなくても、光と見る位置の関係が変われば、私たちが見る姿は変わるんだ。
ことばのメモ
- 反射
- 光が物の表面で向きを変えて進むこと。月で反射した太陽の光が目に届くよ。
- 満ち欠け
- 地球から見える、月の明るい部分の形が周期的に変わること。
- 上弦・下弦
- 満ちていく途中の半月が上弦、欠けていく途中の半月が下弦だよ。
- 月食
- 月が地球の影を通ることで、暗くなったり欠けたように見えたりする現象。
- 月齢
- 新月から何日たったかを表す数。満ち欠けの目安になるけれど、形と厳密に一対一では対応しないよ。
もとになった資料・もっと知りたい人へ
下記の資料をもとに、説明と考える問題を独自に構成しています。外部資料には英語のページもあります。どっとの画像は案内用のイラストで、観測写真や科学的な図ではありません。
- NASA：Moon Phases（照らされる側、各段階、平均周期と見える時間帯）
- NASA JPL：Moon Phases（球と光源で見え方を比べる授業）
- 国立天文台：月食とは（地球の影と、月の通り道の傾き）
- 国立天文台暦Wiki：月齢と満ち欠けの関係（周期と月齢の違い）
- 国立天文台暦Wiki：月の明縁方向（季節や時刻による向き）
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