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月食は有名な天体ショーの一つです。
しかし日食に比べると、あまり人気がないようです。つまりたとえ月が消えたとしても、日常生活に何らの影響も与えないからです。とはいえ雲のない夜空に皆既月食が起きれば、綺麗な赤い月が拝めます。

そもそも月食はどうして起きるのでしょうか。またなぜ夜しか観察できないのでしょうか。
いくつもの偶然が重なった月食の原理を知ると、次の月食が待ち遠しく感じるかもしれません。

8月8日の早朝に月食が起きます

20178月8日火曜日の早朝に部分月食が起きます。夏休み期間中です。じっくりと観察してみると、月食の神秘、素晴らしさがわかると思います。国立天文台のサイトに詳しい図解があります。興味のある方は参照してください。
日本全国で部分月食(2017年8月) | 国立天文台(NAOJ)

1.始まりは2時22分です

月食の始まりは8日の早朝、午前2時22分です。南西の空に見えているはずです。全国どこでも時間は同じですが、月の見える高度が違います。日本の南方ほど高く、那覇では約39.8度、東京は25.8度ですが、札幌では19.5度です。

ちなみに月の高度とは、地平線を0度、真上を90度とした場合の角度を意味しています。

2.最大食は3時20分です

午前3時00分頃に月の左下が22%ほど欠けます。実質的に月食を実感できる大きさかもしれません。最も欠ける最大食は午前3時20分頃です。全体の25%程度欠けます。そして3時40分頃22%に戻り、以降普通の満月に変わります。

3.終了は4時18分頃です

月食の終了は午前4時18分頃です。この時間になると月は西に傾きます。那覇で高度が21度、東京は7.4度、札幌は3.2度なので、ビルや山があれば見えないかもしれません。

なお当日の日の出は、那覇5時58分、東京4時54分、札幌4時32分です。つまり月食の終了時に東の空はかなり明るくなっている可能性が大です。

月食のチャンスは太陽-地球-月の順番に並んだとき

月食は、どのような原理で起きるのでしょうか?それを知るには、まず星同士の並び方を理解する必要があります。

地球は惑星なので太陽の周りを1年で1回公転しています。また月は衛星なので地球の周りを約30日で1回公転しています。そのため月は地球の周りを回りながら間接的に太陽の周りを回っていることになります。

この3者の位置関係によって月の満ち欠けが起きます。つまり約30日かけて新月(見えない月)、三日月、上弦の月(左側が欠ける半月)、満月(十五夜の月)、下弦の月(右側が欠ける半月)、そして新月へと形が変わる現象が起きます。

約30日に1度、太陽-地球-月の順番に一直線で並ぶ時があります。いわゆる満月ですが、この際に月食の起きる可能性があります。すなわち月は太陽の光を反射して輝いていますが、太陽の光を地球が遮ることで、月食が起きるのです。

ちなみに太陽-月-地球の順番に並び、地球に届く太陽の光を月が遮る現象を日食と呼びます。

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月食は夜しか起きません

日食は日中に起きます。昼なのに暗くなります。だから誰もが興味を持って観察してくれます。しかし月食は夜しか起きません。観察するには夜寝ずに待っている必要があります。なぜでしょうか。

月食が起きるのは満月の時です。満月は、日没頃に東の空から昇り、翌朝、太陽が昇る頃に西の空へ沈む、つまり夜しか見えません。言い換えると太陽と月が地球からみて正反対の位置関係にあるため、月が正面から太陽の光を全面に受けて輝くように見るのです。

満月以外の月、例えば三日月や半月は日中でも観察できます。事前に位置がわかっていれば、ちょっと見づらいですが白い月を見つけることができます。ただし地球と重ならないので月食は起きません。

毎月あるわけではない

月食が起きる可能性?遠回しな言い方をしましたが、満月の時必ず月食になるわけではありません。これは日食も同じです。しかし太陽、月、地球の並び方で決まるなら、毎回の新月時に日食、満月時に月食が起きてもよさそうです。

つまり月食や日食は毎月あるわけではないのです。その理由とは?地球が太陽の周りを回る軌道を円周とした平面の円を考え、これを公転面と言います。同じように月が地球の周りを回る公転面があります。この両者が約5度ずれているのです。

地球の公転面と月の公転面が一致していれば、満月時に太陽、地球、月が一直線に並びます。そのため約30日に一度月食が起きる計算になります。とはいえ幸か不幸か、微妙なずれが生じているので、偶然に並ぶ時がたまにしか起きない!だから珍しい天文ショーになったのです。

毎年あるわけではない

1.日食は毎年必ず起きる

月食の不思議な点は、毎年あるわけではないことです。逆の現象である日食は、地球上のどこかで年に2回以上起きています。ちなみに2017年8月22日、アメリカへ行けば皆既日食を観察することができます。

とはいえ月食は上述した公転面のずれがあるため、毎年起きるとは限りません。ただし起きる際、月が見える場所であれば、地球上のどこから観察しても同じように見えます。これは日食と大きく異なる点です。

2.星の大きさが関係している

では日食は毎年起きるのに、月食はそうならない理由は何でしょうか?それは太陽と地球、そして月の大きさが関係しています。

大雑把に言って、太陽は地球の約100倍、地球は月の約4倍の大きさがあります。つまり太陽は月の約400倍です。また地球から太陽までの距離は、地球から月までの距離の約400倍あります。奇妙な偶然によって、地球から見ると太陽と月はほぼ同じ大きさに見えます。だから太陽がすっぽりと消える皆既日食が起きるのです。

一方で月食の場合には、たかが5度のずれではありますが、月が地球の影に隠れないことの方が多い、太陽の光を地球が完全にシャットアウトすることが事実上できないのです。だからほとんどの満月時は、綺麗に輝くことになります。

皆既月食が赤くなる理由とは

部分月食の場合は、文字通り月が部分的に欠けて見えます。しかし皆既月食は、キレイな赤い満月になります。なぜ消えないのか?またどうして赤くなるのでしょうか。今度は光の屈折が関係してきます。

基本的に皆既月食の際は、太陽の光を地球が完全にふさぎます。ただし太陽の光が地球の大気を通過する際、波長が短い青い光は散乱して消えますが、波長の長い赤い光は大気で屈折し月面にまで届きます。そのため赤い光だけが集まり反射するので、皆既月食は赤い満月状態で見えるのです。

これは日中、空が青い、逆に朝日と夕日は赤い!それと原理が同じです。つまり日中は太陽の光が真上から来るため、青い光が散乱して空全体を青く見せます。一方で朝日と夕日は、青い光が大気で散乱し、赤い光だけしか届かないのです。

半影月食とは

月食には本影月食と半影月食があります。つまり地球の完全な裏側に入った状態で観察できるのが本影月食です。部分月食で欠ける部分は、本影によるものです。

一方で部分月食が起きるまでの間、肉眼では判断できませんが、半影月食が起きています。半影とは何か?例えば夜道を歩く際、複数の街灯に照らされていると複数の影が見えます。その時に最も濃い影が本影です。またちょっと薄暗い影、これが半影です。

同じような現象が月食時に起きます。つまり星の大きさの関係によって地球の片側からだけ太陽光の一部が月に当たっている状態です。望遠鏡を使えば8月8日も半影月食が午前0時48分頃から観察できます。機会があればチャレンジしてみましょう。

月食を観察しましょう

月食の性格上、観察できるのは真夜中から早朝にかけてです。仕事がある人は辛いかもしれませんが、子供ならば夏休みの自由研究になりそうです。遅くまで起きるのではなく、前日は早寝して8日の朝、早起きをして観察しましょう。

ちなみに次回は2018年1月31日、皆既月食です。冬なので防寒対策が必要です。とはいえ半年後の2018年7月28日にも皆既月食があります。そこまで待ってもいいですが、部分月食を見るチャンスです。天気が良ければ今回を見逃す理由はありません。

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