星はなぜ動いて見える？｜天球と日周運動・年周運動、季節の星座と日食月食・流星群・暦のしくみ

夜空の現象は、地球の自転・地球の公転・月の公転という三つの動きに還元すると、ほとんどが理屈で説明できます。星が東から昇るのも、季節ごとに見える星座が入れ替わるのも、日食や月食が起きるのも、この三つのどれが効いているかを見分けるだけで整理がつきます。

この記事では、(1)天球という考え方と一日の星の動き、(2)一年をかけた星座の移り変わり、(3)日食と月食のしくみ、(4)流星群が毎年同じ頃に見られる理由、(5)暦がどうつくられているか、という順に解説します。丸暗記ではなく、位置関係の図を頭に描きながら読み進めてみてください。

天球とは、空を見上げたときに星がその内側に貼りついているように見える、仮想の大きな球面のことです。実際には星までの距離はばらばらですが、方向だけを問題にするときには、この球面を想定したほうが位置を表しやすくなります。

天球には、地球の緯度や経度にあたる目盛りが引かれています。地球の自転軸を延長して天球と交わる点が天の北極と天の南極で、地球の赤道を延長した大円が天の赤道です。天の北極のごく近くにあるのが北極星で、こぐま座に属します。北極星の高度は、その場所の緯度にほぼ等しくなるとされます。また、観測者の真上である天頂を通って南北を結ぶ大円は子午線と呼ばれ、天体が子午線を通過してその日いちばん高くなることを南中といいます。

星は一晩のうちに、東から昇って南の空を通り、西へ沈んでいくように見えます。北の空では、北極星のあたりを中心にして反時計回りに回っていくように見えます。これが日周運動です。ただし動いているのは星ではなく地球のほうで、地球が西から東へ自転しているために、天体が反対向きに動いて見えているにすぎません。見かけの動きと実際の動きを取り違えないことが、この分野を理解する第一歩になります。