夏至の当日が日の出が最も早い日にならない理由とは?太陽の光の屈曲現象による観測のずれと日の出という言葉自体の定義

夏至とは、地球から見た太陽の運行において、北半球において太陽の高度が最も高くなる日のことを意味していて、一年のなかで昼が最も長くなる日として位置づけられることになるのですが、

その一方で、

一年のなかで日の出が最も早い日は夏至の当日ではなく、そうした夏至の日1週間ほどの前の日に訪れてしまうことになります。

普通に考えると、こうした昼が最も長くなる日にあたる夏至の日は、一年のなかで最も早く日が昇って最も早く日が沈む日、つまり、日の出が最も早くて日の入りが最も遅い日になりそうにも思えるのですが、

このように、一年のなかで昼が最も長くなる日である夏至の日と、一年のなかで日の出が最も早くなる日とが同じ日にならずに、両者の間に1週間もの時間差が生じていってしまうことには具体的にどのような理由があると考えられることになるのでしょうか?

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地球の大気がもたらす太陽の光の屈曲現象による観測のずれ

そうすると、まず、

こうした、一年のなかで昼が最も長くなる夏至の日と一年のなかで日の出が最も早くなる日との間に時間差が生じてしまう最大の原因としては、

地球の大気によってもたらされることになる太陽の光の屈曲現象がその大きな要因として挙げられることになると考えられることになります。

例えば、

お風呂に入っているときに、お湯の中に指をまっすぐに入れていくと、空気と水との間の光の屈折率の差によって、指が短くなって見えるといった現象が引き起こされることがありますが、

ちょうどそれと同じように、太陽の光地球へと到達する際、

それまで真空のなかを進んできた太陽の光地球の大気の層にぶつかることによって、真空地球の大気との間の光の屈折率の差から、太陽の光が折れ曲がって地球上の観測地点へと到達することになると考えられることになります。

そして、こうした地球の大気がもたらす太陽の光の屈曲現象によって、

地球から見て太陽が地平線へと昇ってくる際には、実際の太陽の位置よりも地球から見た太陽の姿が少し上方に観測されることで日の出の時刻が早くなってしまうことになると考えられることになるのです。

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日の出や日の入りといった言葉自体の定義に基づく太陽の出没時刻規定のずれ

また、そのほかにも、

こうした一年のなかで昼が最も長くなる夏至の日と一年のなかで日の出が最も早くなる日との間に時間差が生じてしまう原因としては、

日の出や日の入りといった言葉自体の定義のあり方にもその大きな要因を求めることができると考えられることになります。

天文学の分野においては、

一般の天体の出没の時刻については、天体の中心が地平線と接した瞬間がそれぞれの天体の出没時刻とされることになるのですが、

その一方で、

太陽の出没の時刻については、太陽の中心ではなく、太陽の上端が地平線と接した瞬間が日の出と日の入りの時刻としてそれぞれ定義されることになります。

したがって、

そうした天文学の分野における日の出や日の入りといった言葉自体の定義のあり方に基づいて、

太陽の中心が地平線へと達する前に太陽の上端が地平線と達した時点で日の出が訪れたとみなされることによって、天体の中心を基準とした通常の天体における出没時刻の場合よりも、日の出の時刻が早くなってしまうことになると考えられることになるのです。

・・・

以上のように、

一年のなかで昼が最も長くなる日である夏至の日と、一年のなかで日の出が最も早くなる日とが同じ日にならずに、両者の間に1週間もの時間差が生じていってしまうことになる具体的な理由としては、

地球の大気がもたらす太陽の光の屈曲現象
太陽の上端を基準とする日の出という言葉自体の定義

という二つの要因が主要な理由として挙げられることになると考えられることになるのです。

・・・

次回記事:日の出と日の入りの正確な定義とは?太陽の中心ではなく上端部分を基準とする定義が用いられる具体的な理由と歴史的な経緯

前回記事:天文学のパーセクという距離の単位の由来とは?恒星系と地球との間に存在する遠い隔たりを意味する言葉としてのパーセク

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