第4章地球・月・空Earth, Moon, and Sky

Halfway between the solstices, on about March 21 and September 21, the Sun is on the celestial equator. From Earth, it appears above our planet’s equator and favors neither hemisphere. Every place on Earth then receives roughly 12 hours of sunshine and 12 hours of night. The points where the Sun crosses the celestial equator are called the vernal (spring) and autumnal (fall) equinoxes.

夏至と冬至の中間に当たる3月21日ごろと9月21日ごろ、太陽は天の赤道上にある。地球から見ると地球の赤道の上方に位置し、どちらの半球にも偏って日光を与えない。このとき地球上の各地点では、昼が約12時間、夜が約12時間になる。太陽が天の赤道を横切る点を、春分点と秋分点と呼ぶ。

The seasonal effects are different at different latitudes on Earth. Near the equator, for instance, all seasons are much the same. Every day of the year, the Sun is up half the time, so there are approximately 12 hours of sunshine and 12 hours of night. Local residents define the seasons by the amount of rain (wet season and dry season) rather than by the amount of sunlight. As we travel north or south, the seasons become more pronounced, until we reach extreme cases in the Arctic and Antarctic.

地球上で季節がもたらす効果は、緯度によって異なる。たとえば赤道近くでは、どの季節もよく似ている。1年のどの日も、太陽が出ているのは1日の半分なので、昼が約12時間、夜が約12時間である。現地の人々は、日光の量よりも雨の量で季節を区別し、雨季と乾季に分ける。北や南へ進むにつれ、季節の違いははっきりする。そして北極・南極地域では、その極端な例に行き着く。

At the North Pole, all celestial objects that are north of the celestial equator are always above the horizon and, as Earth turns, circle around parallel to it. The Sun is north of the celestial equator from about March 21 to September 21, so at the North Pole, the Sun rises when it reaches the vernal equinox and sets when it reaches the autumnal equinox. Each year there are 6 months of sunshine at each pole, followed by 6 months of darkness.

北極点では、天の赤道より北の天体はすべて、常に地平線の上にあり、地球の自転につれて地平線に平行に円を描く。太陽は3月21日ごろから9月21日ごろまで天の赤道より北にある。そのため北極では、太陽が春分点に達すると昇り、秋分点に達すると沈む。両極では毎年、6か月の日照期間のあとに、6か月の暗い期間が続く。

In our discussions so far, we have been describing the rising and setting of the Sun and stars as they would appear if Earth had little or no atmosphere. In reality, however, the atmosphere has the curious effect of allowing us to see a little way “over the horizon.” This effect is a result of refraction, the bending of light passing through air or water, something we will discuss in Astronomical Instruments. Because of this atmospheric refraction (and the fact that the Sun is not a point of light but a disk), the Sun appears to rise earlier and to set later than it would if no atmosphere were present.

これまでの日の出・日の入りや星の出入りの説明では、地球に大気がほとんど、あるいはまったくない場合の見え方を考えてきた。ところが実際には、大気には「地平線の向こう側」を少しだけ見せてくれる、不思議な効果がある。これは屈折、すなわち空気や水を通る光が曲がることによる効果であり、「天文学の観測装置」で取り上げる。この大気による屈折に加え、太陽が光の点ではなく円盤であるため、太陽は大気がない場合より早く昇り、遅く沈むように見える。

In addition, the atmosphere scatters light and provides some twilight illumination even when the Sun is below the horizon. Astronomers define morning twilight as beginning when the Sun is 18° below the horizon, and evening twilight extends until the Sun sinks more than 18° below the horizon.

さらに、大気は光を散乱させるため、太陽が地平線より下にあるときにも、薄明の明るさが生じる。天文学者は、朝の薄明は太陽が地平線の下18°に来たときに始まり、夕方の薄明は太陽が地平線の下18°より深く沈むまで続く、と定義する。

These atmospheric effects require small corrections in many of our statements about the seasons. At the equinoxes, for example, the Sun appears to be above the horizon for a few minutes longer than 12 hours, and below the horizon for fewer than 12 hours. These effects are most dramatic at Earth’s poles, where the Sun actually can be seen more than a week before it reaches the celestial equator.

これらの大気の効果を考えると、季節についてこれまで述べたことの多くに、小さな補正が必要になる。たとえば春分・秋分には、太陽が地平線より上に見える時間は12時間より数分長く、下にある時間は12時間より短い。この効果が最も顕著なのは両極で、太陽が天の赤道に達する1週間以上前から、実際には太陽を見ることができる。

You probably know that the summer solstice (June 21) is not the warmest day of the year, even if it is the longest. The hottest months in the Northern Hemisphere are July and August. This is because our weather involves the air and water covering Earth’s surface, and these large reservoirs do not heat up instantaneously. You have probably observed this effect for yourself; for example, a pond does not get warm the moment the Sun rises but is warmest late in the afternoon, after it has had time to absorb the Sun’s heat. In the same way, Earth gets warmer after it has had a chance to absorb the extra sunlight that is the Sun’s summer gift to us. And the coldest times of winter are a month or more after the winter solstice.

夏至の6月21日は、昼が最も長くても、1年で最も暑い日ではないことは知っているだろう。北半球で最も暑いのは7月と8月である。これは、気候に地表を覆う空気や水が関わり、これらの巨大な熱の蓄え手が、瞬時には温まらないためである。同じ効果を、自分でも見たことがあるはずだ。たとえば池は、日が昇った瞬間に温まるわけではなく、太陽の熱を吸収する時間を経た午後遅くに最も温かくなる。同様に地球も、太陽が夏の贈り物として届ける多めの日光を吸収してから、より暖かくなる。冬に最も寒くなるのも、冬至から1か月以上あとのことである。