月食、日食ってなに、どうしておきる? 仕組みの違いを解説

月食、日食ってなに、どうしておきる? 仕組みの違いを解説

地球(ちきゅう)、太陽(たいよう)、月(つき)という3つの星(ほし)によってつくりだされる天体(てんたい)ショー「月食(げっしょく)」「日食(にっしょく)」。月食(げっしょく)では満月(まんげつ)が、日食(にっしょく)では太陽(たいよう)が、まん丸(まる)のはしっこから少(すこ)しずつ黒(くろ)く欠(か)けていって、ときには全体(ぜんたい)が覆(おお)われます。広大(こうだい)な宇宙(うちゅう)の神秘(しんぴ)を、手軽(てがる)に、そしてはっきりと体感(たいかん)できるので、発生(はっせい)するたびに話題(わだい)になります。ここでは月食(げっしょく)、日食(にっしょく)は、どんな仕組(しく)みでおきているのか、みていきましょう。

3つの星(ほし)が一直線(いっちょくせん)になったときにおこる

まず地球(ちきゅう)と太陽(たいよう)、月(つき)はそれぞれどんな関係(かんけい)にあるかを整理(せいり)しましょう。
地球(ちきゅう)は1日(にち)に1回転(かいてん)(自転(じてん))しながら、太陽(たいよう)の周(まわ)りを1年(ねん)かけて1周(しゅう)(公転(こうてん))しています。太陽(たいよう)は直径(ちょっけい)がおよそ139万(まん)2000kmで、地球(ちきゅう)(直径(ちょっけい)およそ1万(まん)2700km)のおよそ109倍(ばい)。太陽(たいよう)と地球(ちきゅう)はおよそ1億(おく)5000万(まん)kmはなれています。
月(つき)はおよそ27日(にち)かけて1回転(かいてん)(自転(じてん))しながら、同(おな)じ27日(にち)かけて地球(ちきゅう)の周(まわ)りを1周(しゅう)(公転(こうてん))しています。月(つき)は直径(ちょっけい)がおよそ3500kmで、地球(ちきゅう)の4分(ぶん)の1ほど。距離(きょり)は、遠(とお)いときと近(ちか)いときがあり平均(へいきん)で38万(まん)4400kmはなれています。

そして日々(ひび)動(うご)き続(つづ)けているこの3つの位置(いち)が、たまたま一直線(いっちょくせん)に並(なら)んだときにおきる珍(めずら)しい現象(げんしょう)が月食(げっしょく)と日食(にっしょく)です。

月食(げっしょく)では、地球(ちきゅう)の影(かげ)が月(つき)にうつる

月食(げっしょく)は、3つの星(ほし)が「太陽(たいよう)→地球(ちきゅう)→月(つき)」の順番(じゅんばん)で一直線(いっちょくせん)になったときにおきます。太陽(たいよう)の光(ひかり)を受(う)けた地球(ちきゅう)の影(かげ)の中(なか)を、月(つき)が通過(つうか)するときに観測(かんそく)できる現象(げんしょう)です。光(ひか)り輝(かがや)く満月(まんげつ)が黒(くろ)く欠(か)けていくのは、地球(ちきゅう)の影(かげ)がうつっているのです。

月食がおこる仕組みの図解

このとき月(つき)の一部分(いちぶぶん)だけが、地球(ちきゅう)の影(かげ)で隠(かく)れている状態(じょうたい)を「部分(ぶぶん)月食(げっしょく)」と言(い)います。月(つき)の満(み)ち欠(か)けよりも、黒(くろ)い部分(ぶぶん)の境目(さかいめ)がぼんやりとしています。

部分月食の写真
2007年(ねん)8月(がつ)28日(にち)の部分(ぶぶん)月食(げっしょく)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))
付きの満ち欠けの写真
月(つき)の満(み)ち欠(か)けの例(れい)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))
皆既月食の写真
2018年(ねん)1月(がつ)31日(にち)の皆既月食(かいきげっしょく)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))

そして月(つき)全体(ぜんたい)が、地球(ちきゅう)の影(かげ)の中(なか)に入(はい)ってしまった状態(じょうたい)を「皆既月食(かいきげっしょく)」といいます。ただし真(ま)っ黒(くろ)になって見(み)えなくなるというわけではなく、暗(くら)い赤色(あかいろ)に光(ひか)って見(み)えます。これは夕日(ゆうひ)が赤(あか)く見(み)えるのと同(おな)じ理由(りゆう)です(関連(かんれん)記事(きじ)「どうして夕焼(ゆうや)け(夕日(ゆうひ))は赤(あか)いの」)。太陽(たいよう)の光(ひかり)が、地球(ちきゅう)の大気(たいき)を通(とお)るときに、最後(さいご)まで残(のこ)った赤色(あかいろ)の光(ひかり)が少(すこ)し進路(しんろ)を曲(ま)げて反対(はんたい)側(がわ)の影(かげ)の中(なか)にまで届(とど)いています。

皆既月食が赤く見える仕組みの図解

地球(ちきゅう)上(じょう)での「夜(よる)」は、わたしたちが地球(ちきゅう)の影(かげ)の中(なか)にいるということですが、普段(ふだん)の生活(せいかつ)でそれを意識(いしき)することはありません。月食(げっしょく)として、月(つき)にうつるのを見(み)ると、宇宙(うちゅう)空間(くうかん)の広(ひろ)がりや、確(たし)かに地球(ちきゅう)に影(かげ)があることが分(わ)かります。月食(げっしょく)の写真(しゃしん)を並(なら)べると地球(ちきゅう)の影(かげ)の様子(ようす)が浮(う)かび上(あ)がってきます。

月食の写真を並べると浮かび上がる地球の影の画像
月食(げっしょく)の写真(しゃしん)を並(なら)べると地球(ちきゅう)の影(かげ)(赤(あか)い点線(てんせん))が浮(う)かび上(あ)がる

日食(にっしょく)では、月(つき)の影(かげ)が地球(ちきゅう)にうつる

続(つづ)いて日食(にっしょく)は、どういう現象(げんしょう)でしょうか。
日食(にっしょく)は、「太陽(たいよう)→月(つき)→地球(ちきゅう)」の順番(じゅんばん)で一直線(いっちょくせん)に並(なら)んだときにおきます。太陽(たいよう)から地球(ちきゅう)にふり注(そそ)ぐ光(ひかり)を、月(つき)そのものがさえぎることになるので、太陽(たいよう)が欠(か)けたり、全体(ぜんたい)が覆(おお)われたりしたように見(み)えます。日食(にっしょく)は、このとき月(つき)の影(かげ)がうつっている地域(ちいき)でしか観測(かんそく)できません。

日食がおこる仕組みの図解

日食(にっしょく)にも月食(げっしょく)と同(おな)じように「部分(ぶぶん)日食(にっしょく)」と「皆既日食(かいきにっしょく)」があります。太陽(たいよう)の一部分(いちぶぶん)が月(つき)に隠(かく)されて見(み)えるものが部分(ぶぶん)日食(にっしょく)で、太陽(たいよう)全体(ぜんたい)が月(つき)で覆(おお)われてしまった状態(じょうたい)を皆既日食(かいきにっしょく)と言(い)います。

部分日食の写真
2009年(ねん)7月(がつ)22日(にち)の皆既日食(かいきにっしょく)前(まえ)の部分(ぶぶん)日食(にっしょく)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))
皆既日食の写真
2009年(ねん)7月(がつ)22日(にち)の皆既日食(かいきにっしょく)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))
金環日食の写真
2012年(ねん)5月(がつ)21日(にち)の金環(きんかん)日食(にっしょく)(提供(ていきょう):国立(こくりつ)天文台(てんもんだい))

そして、もうひとつ「金環(きんかん)日食(にっしょく)」というものもあります。
太陽(たいよう)と月(つき)を比(くら)べると、太陽(たいよう)は月(つき)よりおよそ400倍(ばい)大(おお)きいですが、地球(ちきゅう)からの距離(きょり)も月(つき)より400倍(ばい)遠(とお)いところにあるため、奇跡的(きせきてき)に地球(ちきゅう)からほぼ同(おな)じ大(おお)きさに見(み)えます。ただ、じつは月(つき)は地球(ちきゅう)の周(まわ)りをきれいな円(えん)ではなくて、つぶれた円(えん)(楕円(だえん))の形(かたち)をえがきながら回(まわ)っているのです。その分(ぶん)、見(み)た目(め)が少(すこ)し大(おお)きくなったり小(ちい)さくなったりします。そのため月(つき)が太陽(たいよう)全体(ぜんたい)にぴったりと重(かさ)なるように覆(おお)う皆既日食(かいきにっしょく)のほかに、月(つき)が地球(ちきゅう)から遠(とお)いところにあるとき、つまり月(つき)が小(ちい)さく見(み)えるときは月(つき)が太陽(たいよう)の中(なか)におさまって光(ひかり)の環(わ)っか状(じょう)に見(み)える金環(きんかん)日食(にっしょく)になります。

月の軌道と金環日食と皆既日食の関係を示した図解

5度(ど)のズレで貴重(きちょう)な現象(げんしょう)に

月食(げっしょく)は、地球(ちきゅう)から見(み)て月(つき)が太陽(たいよう)の反対(はんたい)側(がわ)にあるとき、つまり満月(まんげつ)のときにおきます。日食(にっしょく)は、地球(ちきゅう)から見(み)て月(つき)と太陽(たいよう)が同(おな)じ方向(ほうこう)にあるとき、つまり新月(しんげつ)のときにおきます。ただし、満月(まんげつ)と新月(しんげつ)のときに毎回(まいかい)おきるわけではありません。これは地球(ちきゅう)が太陽(たいよう)の周(まわ)りを公転(こうてん)している面(めん)に対(たい)して、月(つき)が地球(ちきゅう)の周(まわ)りをまわっている面(めん)が5度(ど)ほど傾(かたむ)いていて、必(かなら)ず一直線(いっちょくせん)になるわけではないためです。この傾(かたむ)きがなければ、満月(まんげつ)・新月(しんげつ)のときには毎回(まいかい)、月食(げっしょく)・日食(にっしょく)がおきることになっていたはずです。実際(じっさい)は月食(げっしょく)・日食(にっしょく)がおこるための一直線(いっちょくせん)の状態(じょうたい)になるチャンスはおよそ半年(はんとし)に1回(かい)となっています。

月食・日食と太陽、地球、月の位置関係の図解

月食(げっしょく)は夜(よる)の地域(ちいき)はどこでも観測(かんそく)、日食(にっしょく)は昼(ひる)で月(つき)の影(かげ)の中(なか)だけ

月食(げっしょく)は、発生(はっせい)しているときに「夜(よる)」で月(つき)が見(み)える地域(ちいき)であれば、世界(せかい)中(ちゅう)のどこからでも観測(かんそく)することができます。一方(いっぽう)で、日食(にっしょく)は、発生(はっせい)しているときに「昼(ひる)」で、さらに月(つき)の影(かげ)の中(なか)に入(はい)っている限(かぎ)られた地域(ちいき)でしか観測(かんそく)できません。ですので、実際(じっさい)に体験(たいけん)するチャンスとしては、月食(げっしょく)の方(ほう)が多(おお)そうです。

月食(げっしょく)も日食(にっしょく)も、観測(かんそく)するのに大(おお)がかりな設備(せつび)や高価(こうか)な望遠鏡(ぼうえんきょう)などは不要(ふよう)で、親(した)しみやすい天体(てんたい)ショーです。ですが、日食(にっしょく)を観測(かんそく)するときは、太陽(たいよう)を直接(ちょくせつ)見(み)たら失明(しつめい)する恐(おそ)れもあり大変(たいへん)危険(きけん)ですので、必(かなら)ず日食(にっしょく)グラスなどを使用(しよう)しましょう。国立(こくりつ)天文台(てんもんだい)のホームページには、月食(げっしょく)、日食(にっしょく)がいつどこで見(み)られるかを計算(けいさん)する「月食(げっしょく)各地(かくち)予報(よほう)」、「日食(にっしょく)各地(かくち)予報(よほう)」もあるので、ぜひ調(しら)べてみてください。

参考(さんこう)資料(しりょう)

・国立(こくりつ)天文台(てんもんだい)「月食(げっしょく)とは」:https://www.nao.ac.jp/astro/basic/lunar-eclipse.html
・国立(こくりつ)天文台(てんもんだい)「日食(にっしょく)とは」:https://www.nao.ac.jp/astro/basic/solar-eclipse.html
・国立(こくりつ)天文台(てんもんだい) 暦(こよみ)Wiki「月食(げっしょく)」:https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/wiki/B7EEBFA9.html
・国立(こくりつ)天文台(てんもんだい) 暦(こよみ)Wiki「日食(にっしょく)」:https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/wiki/C6FCBFA9.html
・『調(しら)べる学習(がくしゅう)百貨(ひゃっか) 月(つき)を知(し)る!』(吉川(よしかわ)真(まこと)/監修(かんしゅう)、三品(みしな)隆司(たかし)/構成(こうせい)・文(ぶん)、2017年(ねん)、岩波(いわなみ)書店(しょてん))

監修者(かんしゅうしゃ):大山(おおやま)光晴(みつはる)さん

大山光晴さんの画像

1957年(ねん)東京都(とうきょうと)生(う)まれ。東京(とうきょう)工業(こうぎょう)大学(だいがく)大学院(だいがくいん)修士(しゅうし)課程(かてい)修了(しゅうりょう)。高等(こうとう)学校(がっこう)の物理(ぶつり)教諭(きょうゆ)、千葉県(ちばけん)教育(きょういく)委員会(いいんかい)指導(しどう)主事(しゅじ)、千葉(ちば)県立(けんりつ)長生(ちょうせい)高等(こうとう)学校(がっこう)校長(こうちょう)等(など)を経(へ)て、現在(げんざい)、秀明大学(しゅうめいだいがく)学校(がっこう)教師(きょうし)学部(がくぶ)教授(きょうじゅ)として「理数(りすう)探究(たんきゅう)」や「総合的(そうごうてき)な学習(がくしゅう)の時間(じかん)」の指導(しどう)方法(ほうほう)について講義(こうぎ)・演習(えんしゅう)を担当(たんとう)している。科学(かがく)実験(じっけん)教室(きょうしつ)やテレビの実験(じっけん)番組等(ばんぐみなど)への出演(しゅつえん)も多数(たすう)。千葉市(ちばし)科学館(かがくかん)プロジェクト・アドバイザー、日本(にほん)物理(ぶつり)教育(きょういく)学会(がっかい)常務(じょうむ)理事(りじ)、日本(にほん)科学(かがく)教育(きょういく)学会(がっかい)及(およ)び日本(にほん)理科(りか)教育(きょういく)学会(がっかい)会員(かいいん)、月刊(げっかん)『理科(りか)の教育(きょういく)』編集(へんしゅう)委員(いいん)等(など)も務(つと)める。

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