The Sun’s surprising movement across the sky - Gordon Williamson

翻訳: Tomoyuki Suzuki 校正: Takamitsu Hirono

Suppose you placed a camera at a fixed position,

カメラを定位置にセットして

took a picture of the sky

１年間続けて

at the same time everyday for an entire year

毎日同じ時間に 空の写真を撮って

and overlayed all of the photos on top of each other.

これらを重ねてみましょう

What would the sun look like in that combined image?

合成写真では太陽の軌跡は どのように見えるでしょうか？

A stationary dot?

不動の点？

A circular path?

円を描く？

Neither.

どちらでもありません

Oddly enough, it makes this figure eight pattern,

奇妙なことにも８の字を描きます

known as the Sun's analemma,

これを太陽のアナレンマといいます

but why?

なぜこうなるのでしょうか？

The Earth's movement creates a few cycles.

地球の運動には いくつかの周期があります

First of all, it rotates on its axis about once every 24 hours,

第一に 自転軸の周りを 24時間かけて回転します

producing sunrises and sunsets.

そのため 日の出と日の入りがあります

At the same time, it's making a much slower cycle,

それと同時に ずっとゆっくりした周期運動―

orbiting around the sun approximately every 365 days.

太陽の周りを およそ365日で 公転する運動があります

But there's a twist.

しかし 意外なことがあります

Relative to the plane of its orbit,

公転軌道面に対し

the Earth doesn't spin with the North Pole pointing straight up.

北極へと向いている地球の自転の軸は 垂直となっておらず

Instead, its axis has a constant tilt of 23.4 degrees.

自転軸は常に23.4度傾いています

This is known as the Earth's axial tilt, or obliquity.

これは地球の自転軸傾斜角 または 赤道傾斜角とよばれています

A 23-degree tilt may not seem important,

23度の傾きなど重要ではないと 思うかもしれませんが

but it's the main reason that we experience different seasons.

そのおかげで四季の変化が起こります

Because the axis remains tilted in the same direction

地球が１年かけて公転している間

while the Earth makes its annual orbit,

地軸の向きは変わらないので

there are long periods each year

毎年 ２つの長い期間―

when the northern half of the planet remains tilted toward the Sun

北半球が太陽の方向に傾き

while the southern half is tilted away

南半球が太陽から遠くなる期間と

and vice versa,

その逆の期間があります

what we experience as summer and winter.

つまり我々の体験する 夏と冬のことです

During summer in a given hemisphere,

夏を迎えた半球では

the Sun appears higher in the sky, making the days longer and warmer.

太陽はより高いところまで上り １日は長く 暖かくなります

Once a year, the Sun's declination,

１年に１度 赤道面と

the angle between the equator

頭上に来た太陽の

and the position on the Earth where the Sun appears directly overhead

地球から見た方向がなす角度が

reaches its maximum.

最大になる日があります

This day is known as the summer solstice, the longest day of the year,

これが いわゆる夏至で １年で最も昼の長い日です

and the one day where the Sun appears highest in the sky.

この日には 太陽が空で最も高い場所に見えます

So the Earth's axial tilt

このように 地軸の傾きが

partially explains why the Sun changes positions in the sky

空に見える太陽の位置が変化する 理由の１つとなっており

and the analemma's length

アナレンマの長さは

represents the full 46.8 degrees of the sun's declination

太陽の高度の１年を通した変化が 46.8度であることを

throughout the year.

表しています

But why is it a figure eight and not just a straight line?

では なぜ単なる直線ではなく ８の字を描くのでしょうか？

This is due to another feature of the Earth's revolution,

これは地球の回転運動に関する もう１つの性質

its orbital eccentricity.

軌道離心率によって起こります

The Earth's orbit around the Sun is an ellipse,

地球の太陽周りの軌道は 楕円形となっており

with its distance to the Sun changing at various points.

太陽までの距離が 軌道上の場所によって変化しています

The corresponding change in gravitational force

これに合わせて 重力の大きさが変化するので

causes the Earth to move fastest in January

太陽に最も近い

when it reaches its closest point to the Sun,

近日点に至る１月には

the perihelion,

地球は最も速く動き

and the slowest in July when it reaches its farthest point,

太陽から最も遠い 遠日点へと遠ざかる７月には

the aphelion.

最も遅くなります

The Earth's eccentricity means that solar noon,

地球が偏心軌道を描くために 南中時刻 つまり

the time when the Sun is highest in the sky,

太陽の高度が最も高くなる時刻が

doesn't always occur at the same point in the day.

必ずしも１日の同じ時刻になるとは 限らないのです

So a sundial may be as much as sixteen minutes ahead

そのため日時計は普通の時計と比べ 最大で16分先に進んだり

or fourteen minutes behind a regular clock.

14分遅れたりします

In fact, clock time and Sun time only match four times a year.

実際 本来の時刻と日時計の示す時刻は １年のうちに４回しか一致しません

The analemma's width represents the extent of this deviation.

アナレンマの幅はこの変動の大きさを 表しているのでした

So how did people know the correct time years ago?

では 昔の人たちは どうやって 正しい時刻を知りえたのでしょう？

For most of human history,

人間の歴史の殆どの期間において

going by the Sun's position was close enough.

太陽の動きで時間を知れば 十分でした

But during the modern era,

しかし現代になって

the difference between sundials and mechanical clocks became important.

日時計と機械式時計の時間の差が 重要になってきました

The equation of time, introduced by Ptolemy

プトレマイオスによって導入され

and later refined based on the work of Johannes Kepler,

後にヨハネス・ケプラーによって より洗練された均時差は

converts between apparent solar time and the mean time we've all come to rely on.

視太陽と我々が頼りとすることになった 平均太陽との時間差を補正します

Globes even used to have the analemma printed on them

かつて 地球儀にはアナレンマが 印字されており

to allow people to determine the difference

人々はこれを用いて １年のある日の

between clock time and solar time based on the day of the year.

本来の時刻と日時計の時刻の差を 知ることができました

Just how the analemma appears depends upon where you are.

アナレンマの形は 場所に依存します

It will be tilted at an angle depending on your latitude

緯度によって その傾きが定まり

or inverted if you're in the southern hemisphere.

南半球にいれば 傾きが逆向きになります

And if you're on another planet,

別の惑星にいたのならば

you might find something completely different.

全く異なったものと なるかもしれません

Depending on that planet's orbital eccentricity and axial tilt,

その惑星の公転の離心率と 自転軸の傾きに依存し

the analemma might appear as a tear drop,

アナレンマは 涙のしずくのような形になったり

oval,

楕円形になったり

or even a straight line.

直線になることさえあるでしょう