ワークショップ「太陽の動き：地平線と日時計」－49－

国際教員研修プログラム NASE
～ワークショップ 1「太陽の動き：地平線と日時計」～
富田晃彦（和歌山大学）、上之山幸代（和歌山大学）、鷺坂奏絵（和歌山大学）、中串孝志（和歌山大学）*、福江 純（大阪教育大学）、松本 桂（大阪教育大学）* 2020 年 4 月より甲陽学院中学校・高等学校

1. 中心に太陽（電球）、地球の 4 つの位置

1. はじめに2019 年 11 月に大阪教育大学天王寺キャンパスで開かれた天文分野の教員研修プログラ（Four Earth spheres with the Sun (alamp) in the middle）

ム NASE-Japan 2019 [1] で行われた NASE

2. ミニチュア地球（Parallel Earth）の 10 のワークショップで、いろいろな活動

3. 学校から見える地平線のモデルを作ろう（ここでは、具体的な体験活動のこと）が行（We will build a model of the horizon

われた。NASE-Japan 2019 の全体的なことvisible from school）

や当日配付資料のリンク先等について、別に4. 簡単な赤道型日時計を作ろう（Let's see

報告をしている [2]。ここではワークショッ

how to build a very simple “equatorial”

プ 1 について紹介、報告する。

sundial!）
5. 時間の読み取り（How to Read the Time）

2. ワークショップ 1 のねらい
ワークショップ 1 のタイトルは英文では最後の活動 5 は、活動 4 で作った日時計をLocal Horizon and Sundials、和訳では「太もとに、時間帯の標準子午線と観測地の経度陽の動き：地平線と日時計」として紹介した。との差による補正、均時差による補正、日本

NASE のウェブサイトによる、このワークシ

では導入されていないが夏時間であればそのョップの概観とねらいをまとめ直すと以下の補正を経て、日時計の読みが、生活で使ってようになる。

いる時刻になるかという活動である。これは時間の都合もあり、また、活動 4 を使った屋

概観：
天体の観測では、地平線や方角の理解がまず大切である。モデル（模型）を使って、その基礎をまずしっかり理解する。またこのモデルをもとに、日時計を作成する。
ねらい：
太陽の日周運動と年周運動を理解する。天球の動きを理解する。日時計を理解する。
このワークショップでの活動は、次に示す
ように 5 つ用意されているが、実際に外の簡単な活動ができたため、省略となった。
3. 活動 1：中心に太陽（電球）、地球の 4 つの位置
季節の変化を理解するための、モデルを使った説明の活動である。図 1 がそのモデルを説明したスライドの 1 枚である。演示するものとしてひとつ講師側で用意し、受講生に見てもらう形をとった。太陽を模した電球と、二至二分（春分、夏至、秋分、冬至）の 4 つNASE-Japan 2019 で行ったのは 1.から 4.のの地球の位置を示したものから成るもので、4 つの活動である。

小学校や中学校の授業でおなじみのモデルである。
天文教育 2020 年 3 月号（Vol.32 No.2）

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図1

集中連載：国際教員研修プログラム NASE ■活動 1 の説明スライド

このようなモデルでは普通、地球の公転面

図2

NASE-Japan 2019 での活動 1 のようす

世話人側で用意するものを机に平行な面にして地球の自転軸をそれに□ 電球ソケット台対して傾け、その傾きの大きさと向きを保っ□ 電球

た ま ま 地 球 を公 転 さ せ る よ う に し て い る 。

□ 小さな地球儀か大陸を描いた小球NASE での工夫は、地球の赤道面を机に平行□ 小さな地球儀を支える竹ひごな面にして地球の公転面をそれに対して傾け□ 竹ひごを支える台か竹ひごを刺す台座るというものである。よく見かけるモデルを□ 円形の下紙

傾ければ図 1 のようになり、両者が同じであ□ 傾き（23.4°）を示す扇型の厚紙ることはわかるが、見た印象が違うのは驚きである。なお、地球の 4 つの位置を電球から4. 活動 2：ミニチュア地球同じ距離に置くことが重要である。季節の変

リアルタイムに地球の昼夜境界線を知るた

化は地球の太陽からの距離の変化によって起めの、屋外で地球儀を使った活動である。図こるという誤解を揺さぶるための仕掛けであ3 がそのモデルを説明したスライドの 1 枚でる。その際、円形だと必ずわかる敷物、例えある [3]。演示するものとしてひとつ講師側

ば丸いケーキの下紙などを使って地球-太陽で用意し、受講生に見てもらう形をとった。

間の距離不変を示す。地球公転軌道はほぼ円軌道と先に教え込むのではなく、そのように自ら気付いていくことを NASE ではねらっている。
図 2 は、NASE-Japan 2019 でのようすである。

図 3

活動 2 の二至二分に焦点を当てた説明

スライド
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地球儀を台から外し、屋外でコップの上などに置く。その際、南北の方位を合わせ、観測地点（NASE-Japan 2019 の場合は大阪）を一番上に持ってくるように置く。この時、地球儀への太陽光の当たり方は、実際に地球がその時に太陽光をどう受けているのかを模していることになる。二至二分を基準にどの時期かを考えつつ、地球の南北半球への日の当たり方を確認することができる。また、昼夜境界線がどこにあるかを確認することがで

図 4

活動 2 での地球儀の上に人形やつまよきる。1 時間経ってから見直すと、昼夜境界うじを置いたり粘土を貼り付けたりする活線が本当に 1 時間分進んでいることもわかる。

動の説明

学校や科学館でこの模型を年中屋外に置いておけるなら、季節が変わっていく中での変化も見ることができる。図 4 のように、地球儀の上に小さな人形を置いたり、つまようじを立てたりして、そこでの地面にどのように影が落ち、またその影が時間と共にどう変わっていくのかも観測することもできる [4]。
観測地を一番上にして地球儀を置くことについて、NASE-Japan 2019 参加者からは、観測地は真上から見ると少し斜めに見える位置まで落とすのではないか、という意見があった。この意見の理由は、くみ出せなかったが、日本は中緯度帯にあるので、いつでも中くらいや斜めに置くような位置という印象があるためかもしれない。また、日本では太陽は真上から当たりようがないという知識が影響しているからかもしれない。観測地を真上に位置させることで、そこの接平面が地面と平行になるようにさせているのである。地面と平行な接平面では、日本ならば、太陽がそ

図5

NASE-Japan 2019 での活動 2 のようす

世話人側で用意するもの□ 台から取り外せる直径約 30 cm 地球儀□ 取り外した地球儀を置く皿□ 方位磁針（南北を出すため）□ つまようじや小さな人形□ 粘土 1 パック
5. 活動 3：学校から見える地平線のモデルの面に垂直に照らすこともない。なぜ観測地

太陽の日周運動の通り道、その通り道の一を真上にして置けば、実際の地球の昼夜分布

年を通した変化を示したモデルを、紙や針金をそのまま模すのか、頭のいい体操になる。

で作ったものである。図 6 がそのモデルを説

図 5 は、NASE-Japan 2019 でのようすである。

明したスライドの 1 枚である。演示するものとしてひとつ講師側で説明しながら作成し、受講生に見てもらう形をとった。

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図6

集中連載：国際教員研修プログラム NASE ■活動 3 で作成するモデル

図 7

活動 3 で作成するモデルでの春分・秋分時の太陽の軌跡の地平線との角度の決定
地平線一周の写真をあらかじめ撮影し、直径 30～40 cm の紙の環を作る。針金で観測地点（モデル土台の中心）から緯度の高さに、直線的に伸ばす（天の北極への向き）。針金で真北から真南に至る天の子午線の半円を張る。
春分・秋分の時の太陽の軌跡として、真東から真西に至る半円を張る。この際、真東ある
いは真西の地平線への角度として、太陽の動きの連続写真を使う（図 7 を参照）。この半円は、天の北極への向きの針金と垂直になる。
最後に、針金で夏至と冬至の時の太陽の動きの軌跡を張る。その軌跡は、春分・秋分の時

図 8

活動 3 で作成する模型での春分・秋分のものと平行な面を持つ。観測地点から見て、時の太陽の軌跡を基準にしての夏至と冬至

天の赤道に太陽がある春分・秋分の時での動の時の太陽の軌跡の決定

きに比べ、23.4° の角度、天頂に向けて立つか、地平線に向けて寝るかになる。その角度

世話人側で用意するものを示す扇型を作りつつ、軌跡を張る（図 8 を□ 地平線一周の写真と、それを細長い紙に参照）。このモデルは教科書で見慣れたもので印字し、直径 30～40 cm の環にしたものはあるが、要素ひとつずつ入れ込み、互いの□ 春分か秋分の時の、数分間隔の日の出あ配置を確認しながら作り上げることで、しっかりした理解を目指している。

るいは日の入りの連続写真□ 可能ならば、二至二分の時の、日の出、日の入りの連続写真□ 可能ならば、真東か真西の方向、星の動
きの静止撮影の写真□ 40 cm × 40 cm の、針金をしっかり刺せる台（紙やコルクでは軟らかすぎる）□ 針金、アルミワイヤーなら直径 1.0 mm で

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は柔らかすぎで、1.5 mm か 2.0 mm が適
当；長さは全体で 2 m は必要
6. 活動 4: 簡単な赤道型日時計を作ろう
活動 3 の発展として、天の赤道に平行な面に影を落とす形の日時計を作成し、実際に屋外で使ってみる活動である（図 9 参照）。

図 10

赤道型日時計を屋外で使っているところ（2019 年 11 月 10 日午前 10 時ころ、手前の携帯電話で南北方角を出している）
図 11 は、活動 3 で作成した太陽の動きのモデルを使い、赤道型日時計で影がどのように見えるか試す例である。
図9

活動 4 で作成する赤道型日時計と活動 3で作成したモデルとの関係日時計として、地面に平行な面に影を落とす一般的な型、地面に垂直な面に影を落とす型を含め、NASE では 3 種類が紹介されている。図 10 の赤道型日時計は、一日の太陽の動きが作る面が日時計の面と平行になるようにしているものである。そのため、一日のうちで影の長さが変わらず、影が落ちる方向の角度進行が 1 時間に 15° で一定になり、日時計盤が簡便なものになる。春分・秋分より冬

図 11

活動 3 で作成したモデルでの太陽の軌跡に沿って懐中電灯で影の動きを見る実践

側の半年間は立てた盤の地面側に、夏側の半年間は盤の空側に影が落ちるようになってい世話人側で用意するものる。図 8 は、2019 年 11 月 10 日午前 10 時こ□ 日時計の型紙（棒を含めて）[5]

ろに、大阪教育大学天王寺キャンパス内で実□ 方位磁針践した時の様子である。この日は春分・秋分

参加者が用意するもの

より冬側なので、盤の地面側に影が落ちてい□ のり、はさみ、型紙を貼る厚紙る。

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文■

集中連載：国際教員研修プログラム NASE ■献[1] NASE-Japan 2019http://web.wakayama-u.ac.jp/~atomita/
nasejapan2019/[2] 富田晃彦、上之山幸代、鷺坂奏絵、中串孝志、福江純、松本桂（2020）「国際教員研修プログラム NASE：NASE-Japan 2019の概観と開催の経緯」，天文教育, Vol.32,No.2（今号）[3] この実践 “Parallel Globe” は Globo
Local という名でも、世界中で行われている（イタリアの Nicoletta Lanciano 氏らによる）。http://www.globolocal.net/[4] 明石市立天文科学館の 4 階「日時計広場」には、「ガイア日時計」という名で ParallelGlobe が展示されている。
[5] NASE-Japan 2019 ウェブサイト [1] の「工作型紙」のリンク先の PDF ファイル、8 枚あるうちの 3 枚目

富田 晃彦

上之山 幸代

鷺坂 奏絵

中串 孝志

福江 純

松本 桂

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