中3定期テスト 理科の天体の日周運動—観察ワークの方位をそろえ星の動く向きを説明する｜武蔵野個別指導塾

南北それぞれの観察者の左右を方位と結び、北の空では星の位置に応じて矢印を描き分けられます。

よくあるのは、学年末の図で南向きと北向きの星の動きを同じ矢印にしてしまう場面です。答案の矢印が違っていたら、動く向きを暗記し直す前に、その図で観察者がどちらを向いているかを見ます。範囲表の単元とページをワークに照らし、小テストの図に書いた方位と提出条件も並べると、直す場所が選べます。ここでは地球の自転と星の日周運動を扱い、月や金星の見え方には広げません。

範囲表から図の読み方を選ぶ

範囲表に書かれた単元名とページを自分の資料で確かめ、下の欄を埋めます。学期ごとの範囲は学校によって異なります。前期・後期の学校では、学期欄を読み替えて使ってください。空欄は推測で埋めず、配られた範囲表や授業の記録へ戻ります。

出方は、まず方位をそろえた図に星の動く向きを矢印で入れる型です。次に、時間をおいた観察図を見比べ、どちらが後の位置かを選ぶ型があります。さらに、見かけの動きと地球の自転の関係を文章で説明する型もあります。授業で習った型に印を付け、ワークで間違えた図と小テストの答案を横に置いてください。

ワークに方位が書かれていないときは、問題文や図の外の表示も探します。見つからなければ、左右を勝手に東西と決めず、授業の図や先生の指示を確かめます。提出物には、丸付けだけでなく直しの書き込みが求められる場合もあります。自分の提出条件を確認し、矢印を直した理由まで残せるようにします。

自転と見かけの動きを分ける

小テストで南と北の矢印を同じにしたときは、まず「観察者の向き」と「地球の動き」を別々に考えます。地球は西から東へ自転しています。地球上の観察者も地面とともに動くため、遠くの星はその反対の東から西へ動いて見えます。この見かけの動きを日周運動といいます。星が地球の周りを実際に回っているという説明にしないことが大切です。

図1のように、南を向く人の左は東、右は西です。北を向くと、左が西、右が東になります。同じ東から西への見かけの動きでも、左右の表れ方が変わります。方位と左右を対応させてから矢印を書くと、向きを丸暗記するよりも図の条件を追いやすくなります。

図1のように、南の空では東側から西側へ、図の左から右へ星が動きます。北の空では北極星の近くを中心に、星が反時計回りに動いて見えます。北極星は北の空でほぼ動かないように見える星です。北の空の星については、中心のどの位置にあるかによって矢印の向きが変わるため、左右の一方向だけで表しません。

東の空や西の空を見る問題でも、まずその方位を向いていることを確かめます。東の空では星は昇るように、西の空では沈むように見えます。ただし、図に描かれた星の位置や観察できる範囲を読み取って答えます。地平線の下の部分まで観察したことにしないよう注意します。

日周運動は観察者から見た動きです。自転の向きと見かけの向きは反対ですが、南の図の「右」と北の図の「右」を同じ方位と決めることはできません。言葉の問題では「地球が西から東へ自転するため、星が東から西へ動いて見える」と、原因と見かけの両方を書く練習をします。

観察図には、空を見上げた人の正面を平面に写したものと、地球を外から見た模式図があります。前者では、問題に示された方位と観察者の左右を使って星の移動を読みます。後者では、地球の自転を示す矢印を探します。二つの図の矢印はそれぞれ別のものを表しているので、図の形が似ていても同じ向きとは限りません。何を動かした矢印かを、図の余白に短く書き添えると整理しやすくなります。

観察時刻の違う図を比べる場合も、先に同じ星を対応させます。星の並びを手掛かりにし、最初の位置と後の位置を線で結んで矢印を付けます。その後で、矢印が方位と日周運動の説明に合うかを確かめます。後の図を先に見てしまった場合は、時刻の前後を読み直します。雲や建物に隠れて星の対応を決められない図では、隠れた部分を想像で補わず、問題に示された印や条件を探してください。

記述の採点では、結論だけでなく理由のつながりも見直します。「自転するから動く」と書けても、自転の向きと見かけの向きが抜けていると、南の図でなぜ右なのかが伝わりません。逆に方位を正しく書いても、観察者が北を向いていることを落とすと、左右への変換ができません。問いが方位を尋ねているのか図の左右を尋ねているのかを確認し、求められた形で答えます。

基本例題：南の空の矢印

次は自作の問題です。日本のある地点で南を向いて星を観察します。図は観察者の正面の空を表し、左端が東、右端が西です。南の空に見える星Aの位置が最初に示されています。しばらく後のAは最初の位置より図の左と右のどちらに見えますか。また、その理由を地球の自転と方位を使って説明してください。

まず、問題文から南を向いていると読み取り、図の左に東、右に西と書きます。次に、地球が西から東へ自転することを思い出します。地上の観察者からは星が反対の東から西へ動いて見えるので、東側から西側へたどります。図では東が左、西が右ですから、Aの後の位置は最初の位置より右です。

図2のように、矢印はAから右へ向けます。答えは「右。地球が西から東へ自転するため、星は東から西へ動いて見え、南を向いた図では西が右にあるから」です。理由の中で自転と星を同じ向きにしないか、最後に見直します。

この問題では、後の位置の高さや正確な場所は指定されていません。右か左かを答えるのに必要なのは、東西の対応と見かけの向きです。星の通り道の細かな形や移動した角度を、図にない条件から作らないようにします。答案の「右」は図の左右、「東から西」は方位なので、両方を書けば読み手が対応を追えます。

検算では、答えを条件へ戻します。南を向いて右にある西へ向かう矢印は、問題文の左端の東から右端の西へ進みます。これは地球の自転と反対の見かけの向きにも合います。矢印が右でも理由に「西から東へ星が動く」と書いた場合は、図と言葉が食い違っているので直します。

少し難しい例題：北の空の位置を選ぶ

日本のある地点で北を向き、北極星の近くの星Bを観察します。北極星を中心とする円の上にBが見え、最初のBは中心の真上にあります。後の候補は、同じ円の左端のCと右端のDです。北の空の日周運動の向きから、少し時間がたった後、Bが先に通る候補を記号で答え、その理由を説明してください。雲などで見えなくなることは考えません。

北の空では北極星の近くを中心として反時計回りに動きます。中心の真上から反時計回りにたどると、星はまず左側へ進み、左端のCを通ります。右端のDを先に選ぶと、上から右へ進む時計回りの道筋になってしまいます。したがって答えはCです。

理由は「北極星の近くを中心に反時計回りに動くので、真上から左側へ進むから」と書けます。北を向いた人の左が西であることも、方位を確認する手掛かりです。ただし、北の空の円運動は場所ごとに矢印の向きが変わります。中心の下にある星なら、その場所で反時計回りの接線に沿って右へ進むため、上の星の矢印をそのまま写せません。

答えを場面へ戻し、指で中心の上から左、下、右へと円をたどります。この順序は反時計回りで、上から先に到達する候補はCです。候補が円の上にあり、中心が北極星の近くであることも条件に合っています。円の中心と観察者の位置を混同せず、問題文が示す図の中でどの点を中心にするかを先に押さえます。

誤答を図と言葉から直す

図3のように、北の空で中心の上にある星に右向きの矢印を書き、「南の空と同じ向き」と説明した答案を考えます。右向きなら中心の上から右側へ進むため、北極星の近くを中心とする時計回りの動きです。北の空で見える反時計回りとは逆になります。

図3のように直すには、まず中心を印で確かめ、星がその上にあると読みます。次に中心の周りを反時計回りにたどり、星の位置で左向きの矢印に修正します。説明は「北の空では北極星の近くを中心に反時計回りに動いて見えるため」とします。南の空の右向きは、南を向いた図で東が左、西が右という対応から導いたものです。北の空へそのまま移すことはできません。

もう一つの間違いは「地球が東から西へ自転するから、星が東から西へ動く」という理由です。星の見かけの向きが合っていても、自転の向きが逆です。地球の自転を西から東へ直し、見かけはその反対とつなぎます。答えの記号や矢印に丸が付いていても、理由を声に出して読み直すと、たまたま合った答えを見つけられます。

練習問題

次の問題はそれぞれ独立した自作の条件です。先に自分の答案を作ってから、下の答えを読んでください。図の左右は、指定された方位を向く観察者から見た左右です。

1. 日本のある地点で南を向き、星Pを見ます。図の左が東、右が西です。後のPは最初の位置より左と右のどちらに見えますか。地球の自転と星の見かけの動きを使って理由も書いてください。
2. 日本のある地点で北を向き、北極星の近くを中心とする円上の星Qを見ます。Qは最初、中心の真下にあります。その直後、図の左と右のどちらへ進みますか。回る向きを使って説明してください。
3. 日本のある地点で東の空を見ます。星Rが地平線の上に現れた後、昇るように見えるか、沈むように見えるかを答えてください。また、見かけの動きと地球の自転の向きの関係を説明してください。
4. 日本のある地点で北の空を見た観察図に、北極星の近くを中心に星が時計回りに動くと書いてあります。この記述の誤りを直し、その動きを地球の自転と関連させて説明してください。

練習問題の答えと解き方

1. 右です。地球は西から東へ自転するため、星は東から西へ動いて見えます。南を向く図では東が左、西が右なので、Pは右へ進みます。問題の左右と方位に戻すと、左の東から右の西への移動になり、見かけの向きと一致します。「地球も星も東から西」と書いた場合は理由の自転の向きを直します。

2. 右です。北極星の近くを中心に反時計回りに動くので、中心の真下からは右へ進みます。上、左、下、右の順に円をたどり、下の次が右であることを確かめます。真上の星とは直後の左右が逆になるので、星の位置を確かめずに向きを写さないようにします。

3. 昇るように見えます。地球は西から東へ自転し、星はその反対の東から西へ動いて見えるためです。東の地平線付近から上へ向かうという答えは、東の空を観察する条件に合います。西の空で沈むように見える場合と取り違えたら、問題文の方位に線を引いてから答え直します。

4. 時計回りを反時計回りに直します。地球が西から東へ自転するため、星は東から西へ動いて見え、北の空では北極星の近くを中心に反時計回りに動いて見えます。中心の上から左側へ進む向きをたどれば、直した記述と図が一致します。中心を変えたり、地球の自転そのものを反時計回りと答えたりせず、何の見かけの動きかを明記します。

覚えておくこと

地球は西から東へ自転し、星は東から西へ動いて見えます。 南を向くと東は左、西は右です。 北の空では北極星の近くを中心に反時計回りです。 図の方位と星の位置を読んで矢印を決めます。

提出前に答案を照合する

ワークの直しを提出する前に、範囲表の該当ページと提出条件をもう一度照合します。小テストの誤答を隠して同じ図を解き、方位、自転の向き、星の見かけの向きを順に言えるか試してください。正しい矢印を書けても理由が逆なら自転と見かけの区別、北の円の上と下で迷うなら星の位置から回る向きをたどる練習が必要です。

個別指導では、答案の方位の書き込み、矢印の始点と向き、理由の「地球」と「星」の主語を確認します。保護者がお子さまの直しを見るときも、正誤だけでなく、どの方位を向いた図かを説明できるか尋ねると、次に戻る場所が見つかります。方位をそろえた図は、星の動きを説明する根拠になります。