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かずただひがき
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12 月観測ガイド 1 - 地球の影に何を見る? ~ 月食 2011 12 月観測ガイド (Astro-HS 編 ) 1 月食ってどんな現象?

月食は, 地球の影に月が入り, 地球から見て月が暗くなったり欠けて見えたりする現象です ( 図 1) 月食のときの月の欠け際が丸いことから, 地球が丸いことがわかりますね ( この事実は,

写真に撮らないとわからないほどです ( 図 2: 左上がわずかに暗くなっています ) 図 3 地球の本影と半影図 2 2002.5.

1 12 月観測ガイド 1 - 地球の影に何を見る? ~ 月食月観測ガイド (Astro-HS 編 ) 1 月食ってどんな現象? ~ 宇宙に伸びる地球の影 1-1 月食ってどんな現象? 月食は, 地球の影に月が入り, 地球から見て月が暗くなったり欠けて見えたりする現象です ( 図 1) 月食のときの月の欠け際が丸いことから, 地球が丸いことがわかりますね ( この事実は, 古代ギリシャ時代から知られていました ) 月食は大きく半影月食, 部分月食, 皆既月食の三つに分けられます ( 厳密には, 半影月食も皆既半影月食と部分半影月食に分けられます ) 半影月食とは, 月が地球の半影 ( 太陽の光の一部がさえ図の月食ぎられて届かない部分 : 図 3) に入るために起こりますが, 月の北側か南側の一部がほんの少し暗くなる程度です肉眼ではほとんど気づかず, 写真に撮らないとわからないほどです ( 図 2: 左上がわずかに暗くなっています ) 図 3 地球の本影と半影図の半影月食それに対して, 部分月食や皆既月食は, 月が地球の本影 ( 太陽の光がまったく届かない部分 : 図 3) に入るために起こるもので, 月の一部分が欠けて見えるのが部分月食, 月が完全に隠されて赤銅色に見えるのが皆既月食です半影は本影の周囲をかこむように存在しているので, 部分月食や皆既月食の際も必ず半影月食から始まります ( 図 4) 皆既月食は皆既日食と異なり, 地球の影に入った月をみているために, 月が出ている場所であればどこでも見ることができるのです ( 皆既日食では, 私たち自身が月の影の中に入っています ) また, 長くても数分しか図 4 続かない皆既日食とは違い,1 時間以上続くものもあります

2 12 月観測ガイド月食はいつ起きる? 月食は地球の影に月が入るわけですから, 太陽, 地球, 月がこの順に一直線になるとき, すなわち満月のときに起こります ( 図 5) 図 5 しかし, 満月のたびに月食が起こるわけではありませんもしそうだとすると, ほぼひと月に一回, 月食が起こることになってしまいますでは, どのような満月であれば月食となるのでしょうか? 実は, 月が地球の周りを回る軌道 ( 白道 ) は, 地球が太陽の周りを回る軌道 ( 黄道 ) に対し, 約 5 度傾いています ( 図 6) 図 6 このため, 太陽と地球と月が同一平面, すなわち, 月の軌道が地球の軌道面と交わる点 ( 昇交点と降交点と言います ) に月があるときに満月となった場合のみ, 月食が起きるのです ( 図 7) 図 7

3 12 月観測ガイド過去の月食将来の月食それでは過去にはどのような月食があり, 今後, 近い将来にはどのような月食が起きるのでしょうか? 表 1 は日本で 2000 年以降に見えた月食の一覧 ( 半影月食を除く ) です表年以降に日本で見ることのできた月食一覧 ( 半影食のみの場合は除く ) 年月日種類食分 * 継続時間皆既時間 57 分 ( うち皆既 1 時間 47 分 ) 皆既時間 17 分 ( うち皆既 1 時間 2 分 ) 部分時間 40 分皆既 1.31 皆既中に月没部分分部分時間 33 分皆既 1.48 皆既前の部分食中に月出 ( 皆既 1 時間 31 分 ) 部分 0.81 部分食中に月没部分時間 2 分部分時間 44 分皆既 1.26 皆既中に ( 中部以東では皆既前に ) 月出皆既 1.71 皆既中に ( 北日本では皆既前に ) 月没 * 食分 :11 ページ参照 :Astro-HS で観測テーマとして取り上げたイベントです今年 12 月 10 日の部分月食は今年度のテーマですね 6 月の月食はあいにくの天候でほとんどの地域で観測できませんでした昨年から 3 回の月食が天候に阻まれ思うように観測できていませんが, 観測をすることのできた地域からの画像や活動風景の画像は Astro-HS ホームページのデータアーカイブで見ることができますでは将来はどのような月食が見えるのでしょうか? 表 2 は 2017 年までに日本で見られる月食の一覧です 2015 年までは頻繁に起こります表年までに日本で見ることのできる月食一覧 ( 今回の月食を含む ) 年月日種類食分 * 継続時間皆既時間 33 分 ( うち皆既 52 分 )< 今回の観測 > 部分時間 8 分部分分, 西日本のみで見られるが条件悪皆既 1.30 西日本では見られず, 近畿地方以東で部分食の終わりのみ皆既時間 20 分 ( うち皆既 1 時間 0 分 ) 皆既時間 30 分 ( うち皆既 12 分 ) 部分時間 57 分

12 月観測ガイド 4-1-4 赤い月 12 月 10 日の月食は皆既月食です皆既月食では, 月食が進むにつれて月が大きく欠けていき, いざ皆既となれば月がすべて消える!

28 の皆既月食 ( 提供 : 西遠女子学園天文地学部 ) 答えは, 地球の大気のせいなのです下の図 9 を見てください図 9 地球大気による太陽光の屈折地球は月と違い大気を持っています ( 図中では誇張して描いています )

4 12 月観測ガイド赤い月 12 月 10 日の月食は皆既月食です皆既月食では, 月食が進むにつれて月が大きく欠けていき, いざ皆既となれば月がすべて消える! と思いがちですが, 実はそうはなりません年によって見え方が変わりますが, ぼんやりと赤銅色の満月が見えるはずです ( 図 8) 月は全部地球の影に入ったはずなのに, なぜ月が消えないのでしょうか? 図の皆既月食 ( 提供 : 西遠女子学園天文地学部 ) 答えは, 地球の大気のせいなのです下の図 9 を見てください図 9 地球大気による太陽光の屈折地球は月と違い大気を持っています ( 図中では誇張して描いています ) 太陽からの光は地球に対してだいたい平行に入射しますが, 真空中から大気中に進むときに光は屈折し, 進路は内側に曲げられます地球本体に遮られた光は当然月には届きませんが, 大気中を通過した光は宇宙空間に出るとき再び屈折し, 月にまで届きますそのため, 地球の影のなかにある月でも, その光に照らされてぼんやりと光って見えるのですでは, なぜ赤い月が見えるのでしょう? これも地球の大気に原因があります地球の大気中には多くの微粒子 ( 空気分子や浮遊している細かい塵 = エアロゾル ) が浮遊し

5 12 月観測ガイド 5 - ており, それらによって光は大気を通過する間に散乱されます散乱の度合いは波長によって異なり, 波長が短い光 ( 青っぽい光 ) はよく散乱されるのに対し, 波長が長い光 ( 赤っぽい光 ) はあまり散乱されませんそのため, 赤い光だけが月にまで達することができ, 皆既中の月は赤っぽく見えるのです ( 原理的には部分食のときでも赤い光は月を照らしているはずですが, 皆既をむかえるまでは残っている月の明るさが強すぎて, 欠けている部分はほとんど何も見えません ) もし大気中の塵の量が多ければ, 赤い光でさえも散乱してしまい, 皆既中の月はまったく見えなくなってしまいます実際,1993 年 6 月 4 日に起きた皆既月食は,2 年前に起きたフィリピンピナツボ火山の噴火 (20 世紀最大の噴火と言われた ) の影響で, かなり暗かったそうですつまり, 地球大気の状態によって, 皆既中の月の色は毎回異なるのです昨年 (2010 年 )4 月にはアイスランド南部のエイヤフィヤトラヨークトル火山が大噴火を起こして大量の火山灰が噴出し, その影響でイギリスをはじめとする欧州各国で空港が閉鎖されてしまったという災害が発生しましたこのとき噴出した火山灰は成層圏にまで達したと言われていますので, 大気の大循環にのって世界中の上空に広がったことでしょう今年の月食に影響があるかもしれません果たして, 今年の皆既月食はどんな色に見えるのでしょうか? 2 月食の進行の記録 ~ 全国で一緒に観測しよう! 月食は, 地球のまわりを公転する月が地球の影に入り込んでいく現象ですので, 月の形の変化はすなわち月の公転による動きを示していますまた, 地球大気の屈折で影の部分に入り込んだ光の明るさや赤みは, 地球大気の状態を反映して赤みが変わってきますので, 影の部分の色を記録することで地球大気の状態を知る手がかりが得られます今回は久しぶりに条件の良い皆既日食になります下は今回の月食のデータです半影食開始 20 時 31.8 分部分食開始 21 時 45.4 分皆既食開始 23 時 5.7 分食の最大 23 時 31.8 分皆既食終了 23 時 58.0 分部分食終了 11 日 1 時 18.3 分半影食終了 11 日 2 時 31.7 分また, 今回は皆既中の月に接近する星がいくつかあります (12 ページの図に掲載 ) 欠け方は地域に関わらず同じですが, 星と月との位置関係は地域によって異なります別の地点で撮影された写真を比較することで月までの距離を求めることも可能になります Astro-HS では, 全国の高校生が同時に観測し, 互いの研究の解析の材料になるように, 協定観測を提案します Astro-HS の web ページ ( ) で確認し, ダウンロードしてください

6 12 月観測ガイド 6-3 協定観測 ~ 全国で同時刻に月食を観測しよう! 3-1 欠けていく月の形の記録 ~ 定時写真撮影観測機材 : カメラ ( 一眼レフカメラ+ 望遠レンズ, カメラ+ 望遠鏡 + 接続アダプター ) 観測方法 : 撮影は, 全国のグループで同時刻に行いましょう撮影を推奨する時刻を協定時刻とし, この同時刻の画像を一覧にして後日 web で公開します同時刻の撮影画像があれば, 他の地点との比較が容易になりますそして何より, 皆さんがカメラのシャッターを押すその瞬間, 全国各地でも同じ高校生たちが同時にシャッターを押しているという一体感をぜひ味わってほしいと思います < 撮影の協定時刻 >( 月が確認できる毎時 00 分 20 分 40 分に撮影 ) 21 時 40 分 22 時 00 分 20 分 40 分 23 時 00 分 20 分 40 分 0 時 00 分 20 分 40 分 1 時 00 分 20 分月食終了は遅い時刻になりますので各校活動可能な時間で観測しましょう撮影時刻の精度は 2~3 秒ずれてもかまいません雲の影響などで指定時刻に撮影できなかった場合も 2 分以内ならずれても構いませんなお, 解析マニュアルで述べる月の大きさや月までの距離, 地球の影の輪郭の明るさの分布と色を求めるためには, ある程度の拡大撮影が必要になります詳しくは撮影マニュアルをごらん下さい具体的な撮影方法がわからない場合には, 参加グループのメーリングリスト (school2011@astro-hs.sakura.ne.jp) に質問メールを流してくださいお互いのノウハウ等の情報交換もできると思います

7 12 月観測ガイド色の記録 1 4 で説明したように, 皆既中の月はその時々で色が変わります時間を追って色が変わる様子を観察して, 色の変化を考察してみましょう皆既月食の色を観察するためにダンジョンスケールという指標がありますダンジョンスケールは言葉で表現されていますこの指標に代表色をつけてみたのが下の表ですダンジョンスケール尺度月面の色, 様子代表色 0 非常に暗い色月の中心部分はほぼ見えない黒 1 灰色か褐色がかった暗い色月の細部を判別するのは難しい灰色, こげ茶色 2 赤もしくは赤茶けたくらい色たいていの場合, 影の中心に暗い赤一つの非常に暗い斑点を伴う外縁部は明るい 3 赤いレンガ色影は多くの場合非常に明るいグレーもしくは明るい赤黄色の部位によって縁取りされている 4 赤銅色かオレンジ色の非常に明るい色外縁部は青みがかって大変明るいオレンジ ( 参考 :Danjon, M.A. 1920, Comptes Rendus Acad. Paris 171, 1127 を翻訳した国立天文台皆既月食どんな色? キャンペーンのホームページ) Astro-HS では, この言葉のスケールから色見本を作ってみました ( 図 10) ダンジョンスケールは5 段階ですが, 明るい色の中間色を作って7 段階としています皆既中の月の色と, このスケールとを比べて, 最も近い色の数字を2 3に紹介したスケッチ右のダンジョンスケールに記入しましょう図 10 月の色 (Astro-HS スケール ) 部分月食中の色も観察しましょう部分月食中の月の色は,2 3で紹介するスケッチに色鉛筆で月を書くとともに, スケッチ右の月の色のところに言葉で書き入れましょうまた, 色は時々刻々と変化していきますぜひ, 時刻とともに色の変化を追ってみましょうそちらは色観察データ報告用紙に記入してください月食中の月の色は, 写真撮影でも観測できます色温度の設定を変えずに撮影することに注意をしてください

12 月観測ガイド 8-3-3 スケッチによる形の記録準備 : 月食用スケッチ用紙を必要枚数, 消しゴム, 色鉛筆月食用スケッチ用紙は,Astro-HS の web ページ ( http://www.astro-hs.sakura.ne.

8 12 月観測ガイドスケッチによる形の記録準備 : 月食用スケッチ用紙を必要枚数, 消しゴム, 色鉛筆月食用スケッチ用紙は,Astro-HS の web ページ ( ) からダウンロードしてください観測方法 : 望遠鏡や双眼鏡を使う場合, 視野内に月全体が入るような倍率にし, 月食用スケッチ用紙にスケッチします食の進行状態を観測し, 色鉛筆で色を塗っていきますこのとき, 月の表面の地形を目安にするとわかりやすいと思います月食の進行は速いので, 素早くスケッチを行って下さい月食用スケッチ用紙に記録するデータは, 次のような項目ですこのうち, 絶対に必要なデータは時刻と場所です月の色がどんな感じであったかをことばでも記録してください記入例を下に示しておきます ( 図 11) また, 観測者や観測場所などは, 観測後にまとめて記入してもかまいません観測者観測日時観測場所( 観測地点の住所, 経緯度を記入 ) 食の進行状態(%)(11 ページ参照 ) 備考( 空の状態, 観測視野内の雲の有無 ) 食の進行状態は自分が書いたスケッチから計算し, パーセントで記入してください図 11 スケッチの記入例

9 12 月観測ガイド 9-4 観測報告 < 写真の報告 >< 色観察データの報告 > 撮影した写真や色観察データは,Astro-HS の web ページからダウンロードしたエクセルファイル (luna ah) に必要事項を記入し,4 桁の登録番号 (nnnn) を加えた名称 (luna ahnnnn) の形で保存して下さい写真のみ, 色観察データのみでもかまいません撮影した写真と, データファイル (luna ahnnnn) を一緒に次のアドレスへ送付してください報告アドレス : luna2011@astro-hs.sakura.ne.jp < 食のスケッチの報告 > 食のスケッチの記録用紙は, スキャナで1 枚ごとにデジタルデータにして下さいスキャナ画像の名称は, 登録番号を含めて,AHnnnn-1210-Saa (S はスケッチの意味,aa は通し番号 ) の形で保存し, 写真と同じアドレスに送付してください報告アドレス : luna2011@astro-hs.sakura.ne.jp 写真やスケッチデータを CD-R 等の郵送で報告する場合, 次の宛先へお願いします神奈川県平塚市浅間町平塚市博物館学芸担当塚田健宛 < 携帯画像の報告 > 携帯画像は, 撮影データとともに次のアドレスへ送付してください携帯画像専用報告アドレス :luna2011@astro-hs.sakura.ne.jp ( 右の QR コードからも送れます ) ファイル名は問いません件名には参加グループ名を, 本文には以下の情報を書いてくださいただし, 複数画像を送る場合, データの区別がつくようにしてください撮影時刻( 必須 ) 望遠鏡の倍率携帯の機種携帯用の web ページは, です ( 右の QR コードからも行けます ) 報告の締め切りは,2012 年 1 月 31 日 ( 火 ) です送っていただいたデータ画像は, 整理でき次第 Astro-HS の公式ホームページ上で公開しますので, 各グループで必要なものをダウンロードしてください

10 12 月観測ガイド 10 - < 掲示板での情報交換 > 6 月に引き続き, 高校生のみなさん同士が月食についての情報交換や当日の交流ができるように,web 上に掲示板を設置しました 12 月の皆既月食に向けてのグループごとの取り組みを全国の高校生に向けて発信してみませんか? みんなで呼びかけあって, 離れた地点で同時に観測して何かを得ることもできるでしょうまた, 携帯電話でも書き込み, 閲覧ができますから, 当日の天候の状況や観測の様子などを書き込んで, 交流することもできますね! 月食が終わったあとの解析や, 今後に向けての情報交換などにも活用できます一つの天文現象を全国の高校生みんなで観測し, データを得るこれが Astro-HS の醍醐味でもあります皆さんにもこの掲示板を大いに活用して, そんな体験をしてもらいたいと思います掲示板のアドレスは, 下記の通りですまた以下の QR コードも利用できます無関係な書き込みを防ぐために,ID とパスワードを記入するようになっています ID:eclipse パスワード :2011 以下は, 掲示板利用時の注意ですルールを守って正しく掲示板を活用してください! 注意! 他人他グループを誹謗中傷するような書き込みは止めてください名前は, 苗字だけでも構わないので本名を入力してくださいメールアドレス URL は入力しなくても構いません内容は必ずしも月食に限りませんその他天体現象の観測について, 部活動のことでも結構ですただし,Astro-HS 及び天文宇宙に関連する内容に限ります掲示板に関する質問要望は,zaq02020@nifty.com までメールしてください

12 月観測ガイド 11-5 参考資料食分と Astro-HS での食の進行状態食分とは太陽( 日食 ) や月 ( 月食 ) の欠け具合を示す指標で, 食の進行をみるためのものです ( 図 12) 食分は食の予報には適していますが, 皆既月食の状態では 1 を超え, 観測から食分は求めることはできませんそこで,Astro-HS

食の進行状態 [%] = 100 AC 図 11 食の進行状態図 12 食分この値を, 時刻とともに報告シートに記入してください欠けた月の画像からそれぞれの長さを測定するには, 工夫が必要になりますたとえばプリントされた写真の月の輪郭からコンパスや定規を用いて中心を決め, それをもとに月の外縁を再現するなどしてみてくださいまた,

11 12 月観測ガイド 11-5 参考資料食分と Astro-HS での食の進行状態食分とは太陽( 日食 ) や月 ( 月食 ) の欠け具合を示す指標で, 食の進行をみるためのものです ( 図 12) 食分は食の予報には適していますが, 皆既月食の状態では 1 を超え, 観測から食分は求めることはできませんそこで,Astro-HS では食の進行の様子を表す量として以下の方法で求める値を用い, これを食の進行状態とし, この食の進行状態によって欠け方を表すことにします ( 図 13) 撮影した写真から, 影に隠された部分の長さ ( 右図上の BC) と月の直径の長さ ( 同 AC) をそれぞれ測り, 次の式によって食の進行状態 [%] を計算します BC 食の進行状態 [%] = 100 AC 図 11 食の進行状態図 12 食分この値を, 時刻とともに報告シートに記入してください欠けた月の画像からそれぞれの長さを測定するには, 工夫が必要になりますたとえばプリントされた写真の月の輪郭からコンパスや定規を用いて中心を決め, それをもとに月の外縁を再現するなどしてみてくださいまた, 影の境界線を決めるのも難しい作業になります本来の月表面の模様の濃淡がわからなくなるあたりを基準に, 境界線を決めるとよいかも知れません各グループにおいて, いろいろと工夫してみてください図 13 食の進行状況食の進行状態は, 部分食の場合は食分と同じ値になりますまた, 皆既中の食の進行状態の値は常に 100% とします ( 図 13 下 )

12 月観測ガイド 12 - 皆既月食中の月と恒星下の図は, 天文シミュレーションソフトのステラリウムによって作成した 12 月 10 日 23 時 30 分頃の月と恒星の位置を表した図です周辺に4 等から5 等の明るさの星がいくつかあります時刻によって月の位置が変わり, 接近する星が変わりますので, 観測機材でどの星が観測できるか計画を立てましょう月と恒星の写真を

分頃にかけて岩手県山形県以南で見られる恒星 X 6530 の食の潜入と出現の時刻を示した図です恒星食は月によって恒星が隠される現象で隠される時を潜入月から出てくる時を出現といいます恒星食は一瞬で消えたり現れたりするので潜入や出現は望遠鏡ではその瞬間にながめている人だけにしか見られないのでビデオカメラを使って撮影した映像をみんなで見ると良いでしょう

12 12 月観測ガイド 12 - 皆既月食中の月と恒星下の図は, 天文シミュレーションソフトのステラリウムによって作成した 12 月 10 日 23 時 30 分頃の月と恒星の位置を表した図です周辺に4 等から5 等の明るさの星がいくつかあります時刻によって月の位置が変わり, 接近する星が変わりますので, 観測機材でどの星が観測できるか計画を立てましょう月と恒星の写真を別の地点で同時に観測した画像と比較すると月までの距離を求めることができます距離を求める方法は 2010 年のすばる食の観測マニュアルを参考にすると良いでしょう 2011 年 12 月 10 日 23 時 30 分頃の月と周囲の星々 ( ステラリウムより ) X 6530 の恒星食次ページの図は 12 月 10 日 21 時 30 分頃から 23 時 30 分頃にかけて岩手県山形県以南で見られる恒星 X 6530 の食の潜入と出現の時刻を示した図です恒星食は月によって恒星が隠される現象で隠される時を潜入月から出てくる時を出現といいます恒星食は一瞬で消えたり現れたりするので潜入や出現は望遠鏡ではその瞬間にながめている人だけにしか見られないのでビデオカメラを使って撮影した映像をみんなで見ると良いでしょう今回の月食時に恒星食を起こす星は X 6530(HIP23784) という7 等星です西日本では潜入時には満月の月明かりで X6530 が見えにくいでしょうが月を望遠鏡の視野から外すような工夫すると見られるかもしれません東日本では地球の影で月が欠けた部分へ X6530 が潜入する様子が見られることでしょう出現時には皆既月食中の月縁からパッと一瞬で星が現れる現象が見られますこの現象が起こる時刻を 10

13 12 月観測ガイド 13 - 分の1 秒から 100 分の1 秒の精度で計ることができると月のクレーターの正確な高さを求めることができそれをかぐやが測定した月面地形データと比べることで星の位置の誤差も検出できるので現在でもこの観測に取り組む観測家がいます

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Microsoft Word - manual.doc 皆既月食観測ガイド 1 - 地球の影に何を見る? ~ 皆既月食 2014 観測ガイド (Astro-HS 編 ) 1 月食とはどんな現象か? ~ 宇宙に伸びる地球の影 1-1 月食の原理月食は, 地球の影に月が入り地球から見て月が暗くなったり欠けて見えたりする現象です ( 図 1) 月食のときの月の欠け際が丸いことから, 地球が丸いことがわかりますね ( この事実は, 古代ギリシャ時代から知られていました