日周運動で星や太陽が1時間に15度動いて見える理由｜惑星も同じように動くのか解説

中学理科の天体分野では、地球の自転によって星や太陽が1時間に約15度ずつ動いて見える「日周運動」を学びます。しかし、月や火星などの太陽系の惑星も同じように動いて見えるのか、また例外なのか疑問に感じることがあります。

この記事では、日周運動の仕組みと、恒星・太陽・惑星で見える動きがどのように違うのかをわかりやすく解説します。

日周運動とは地球の自転によって起こる見かけの動き

日周運動とは、太陽や星などの天体が、1日の間に東から西へ動いて見える現象のことです。

実際には天体が地球の周りを回っているわけではなく、地球自身が西から東へ自転しているため、反対向きに天体が動いているように見えます。

地球は約24時間で1回転します。360度を24時間で割ると、

360÷24＝15

となるため、天体は1時間あたり約15度ずつ西へ移動して見えることになります。

例えば、午後8時に南の空に見えた星が、午後9時には約15度西側へ移動しているように見えるのは、この地球の自転が原因です。

恒星とは、太陽のように自ら光を出している遠くの星のことです。夜空に見える多くの星は恒星に分類されます。

恒星は非常に遠くにあるため、地球が1日で動く程度では位置関係がほとんど変化しません。そのため、地球の自転による日周運動だけが目立って見えます。

つまり、恒星は地球から見るとほぼ固定された背景のように見え、その背景全体が地球の自転によって1時間15度ずつ回転しているように感じられます。

太陽も地球の自転によって東から西へ動いて見えます。そのため、基本的には1時間約15度の速さで動きます。

しかし太陽の場合は、地球が太陽の周りを公転している影響も受けます。

地球は1年間で太陽の周りを1周するため、毎日少しずつ太陽に対する地球の位置が変化します。その結果、太陽は恒星に対して少しずつ東向きに移動して見えます。

このため、太陽が同じ位置に戻ってくるまでには、恒星の日周運動の周期である約23時間56分ではなく、約24時間かかります。

結論から言うと、太陽系の惑星も日周運動によって動いて見えます。

火星や木星、土星などの惑星も、地球から見ると毎日東から西へ移動しているように見えます。これは惑星も地球の自転による影響を受けるためです。

例えば、夜に木星を観察すると数時間後には西側へ移動しています。これは恒星と同じく地球の自転による日周運動です。

惑星には、日周運動以外に「星座の中を移動する動き」があります。

これは惑星自身が太陽の周りを公転していることと、地球も太陽の周りを公転していることによって起こります。

恒星は非常に遠いため短期間では位置が変わりませんが、惑星は地球に比較的近いため、数日から数か月単位で見ると星座の中を少しずつ移動していることが分かります。

例えば火星は、ある時期にはおうし座付近に見えていたものが、時間が経つと別の星座方向へ移動していきます。この動きは日周運動とは別の「惑星の公転による見かけの移動」です。

月も日周運動によって東から西へ動いて見えます。しかし月は地球の周りを公転しているため、その影響が非常に大きく現れます。

月は約27.3日で地球の周りを1周するため、毎日約13度ずつ恒星に対して東へ移動します。

そのため、同じ時刻に観察すると月は前の日とは違う位置に見えます。満月の日が毎月少しずつ変化するのも、この公転運動が関係しています。