南中高度と地軸の傾き

更新日:2018年7月7日

HORI建築の中山です。初ブログですのでちょっと気合を入れて、知っているようでよく分からない太陽の高さについて書いてみたいと思います。
皆さんご存知なのは夏は太陽が高く冬は低いということだと思います。ここからは中学3年生の授業となります。頑張ってついてきてください。

地球は太陽を中心に、半径1億5千万kmの円を描いて1年に1周しています。実は時速10万kmを超えるスピードです。この地球の描く円が作る平面を公転面といいます。次に地球北極南極を結ぶ地軸を中心に自転もしています。この地軸ですが地球儀でもおなじみですが少し傾いています。
理科的に言うと「公転面に対して垂直な方向から23.4°傾いている」という表現になります。
この地軸の傾きを維持したまま公転している訳です。
図を見てください。Aは北極側が太陽の方におじぎしています。
逆にCはそっくり返っています。
BとDは横に傾いていますが、太陽に対しては垂直です(難しくなってきました)。
さて質問です。日本が春夏秋冬の地球の位置はそれぞれA~Dのどれでしょうか?

正解はA:夏  B:秋  C:冬  D:春

では太陽の高さについて考えていきます。太陽の高さは昼、真南の方向に来た時が一番高くなりこれを南中高度といいます。南を向いて足元水平方向から太陽までの角度のことです。
夏は高度が高くなり、強い日差しを避けるため家の軒を長めにしたり、日よけをさげたりして工夫します。
冬は高度が低くなり、部屋の奥まで光が入ります。なるべく日射を入れることで暖かく過ごせるようにします。近年は窓の性能が上がったので南向きの窓を大きく設計することが多くなりました。ただ南側に大きな建物があると冬の日射取得が難しくなります。最近はスマホでも簡単に角度が測れますので、ぜひこのブログを参考にしていただけたらと思います。
この写真は春と秋です。
地軸の傾きを考えなくて良いので最初にもって来ました。私たちの住むあたりは北緯35°付近になります。
HORI建築建築可能地域ではどこでも約35°と考えていただけます。そのときの南中高度は図のように55°となります。(詳しくは平行線が作る同位角は等しいという数学の話になってしまいます。)


次に夏です。厳密には夏至前後です。
北極太陽に向かっておじぎしていると考えてください。
この時期北極は24時間昼で明るく、南極はずっと夜です。北半球によく陽が当たり南中高度は
春分秋分の日の55°に23.4°を加えて78.4°となります

最後に冬です。夏とは逆で北極はずっと夜です。北欧の国では白夜が続きます。赤道よりも南側によく陽があたります。春分秋分の日の55°から23.4°を引いて31.6°となります。

まとめます。その場所の緯度が変われば全体的に数字も変わりますが、春分秋分の日を中心に+-23.4°の幅で変動すると考えてください。1年では南中高度が46.8°変わることになります。新しく土地を買おうとするとき、敷地の中に家の位置をイメージし、南の窓から31.6°見上げた位置に隣家がかからなければ一年中日当たりは良好ということですね(なかなかその条件は難しいですが)。参考になれば幸いです。

最後にもうひとつふたつ、一番南中高度が高いのは6月ですが、北半球が暖まるのに時間がかかるので、もっとも暑い時期は7月8月となります。冬も同様の説明となります。
地軸の傾きがなくなったらどうなるでしょうと授業で質問することがあります。おそらく1年中春秋ぐらいの気候になると想像しますが、何か大きな変化が地球に現れるかもしれません。

これを書いている最中も災害のニュースが飛び込んできます。
どうか皆様が安全に過ごされていますようにと願っています。
もと中学理科教諭  新入社員 中山

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