夏至と冬至の日照時間と南中高度について

小学校高学年のとき、理科の授業で「夏至」や「冬至」について学んだ方も多いのではないでしょうか。

ですが、当時は「夏至は1年で最も太陽が長く顔を出している日」「冬至は1年で最もお月様が長く顔を出している日」とざっくりとした簡単な説明だったため、夏至と冬至の日照時間や南中高度などはあまり記憶にないのではないでしょうか。

そこで、今回は小学校のお子様を持つパパ＆ママ必見！夏至と冬至の日照時間や南中高度についてご説明したいと思います。

夏至と冬至ってどんな日？

夏至とは、二十四節気の第10にあたり、北半球ではこの日が1年のうちで最も日の出から日没までの時間が長いと言われています。

暦便覧には「陽熱至極しまた、日の長きのいたりなるを以てなり」と記されており、現在広まっている定気法では太陽黄経が90度のとき、天文学ではその瞬間を夏至と呼び、それを含む日を夏至日と呼んでいます。

また、恒気法では冬至から1/2年後の日と定められており、定気法ならば6月21日ごろ、恒気法ならば6月22日ごろとなります。

夏至の期間は第11にあたる小暑前日までとなっており、西洋占星術の世界では夏至を巨蟹宮の始まりとしています。

一方、冬至とは、二十四節気の第22にあたり、北半球ではこの日が1年のうちで最も日の出から日没までの時間が短い日と言われています。

暦便覧には「日南の限りを行て、日の短きの至りなれば也」と記されており、現在広まっている定気法では、太陽黄経が270度のとき、天文学ではその瞬間を冬至と呼び、それを含む日を冬至日と呼んでいます。

また、恒気法では、節気を冬至からの経過日数で定義しているのですが、基点となる冬至は定気法と同じとなっています。

冬至の期間は第23にあたる小寒前日までとなっており、西洋占星術の世界では冬至を磨羯宮の始まりとしています。

夏至の日は北緯66.6度以北の北極点全域では白夜となり、南緯66.6度以南の南極圏全域では極夜となります。冬至の場合はその逆となるので、覚えておきましょう。

夏至と冬至のそれぞれの日照時間と気温

夏至は1年のうちで最も太陽が長く顔を出している日なので、日照時間も長いのではないかと思われがちですが、実は日本では日の出が最も早い日は夏至の1週間前ごろ、日の入りが最も遅い日は夏至の1週間後ごろとなっています。

また、夏至の時期は丁度日本全国梅雨シーズンのため、それほど温かさを感じることもありません。

よく「夏至なのにさほど暑くない」と思われる方もいらっしゃるかと思います。

その日1日の最高気温と言うのは日射量が最も多いと言われる正午よりも13時から14時頃が最も気温が高くなることが明らかにされています。

これは単なる気温上昇が太陽高度によるものではないということを示しており、太陽光によって温められた地表や建造物の温度が空気に伝わることで生じるものだからだと言われています。

そのため、夏至の日に太陽高度が最も高い位置に来たとしても、さほど暑く感じないのです。

さて、1年のうちで最も太陽が顔を出す時間が短い日と言われる冬至は、夏至と比べて太陽が昇っている時間が短いため、必然的に日照時間が短くなります。

中国では、古くから冬至の日を1年の始まりとしており、太陽が復活する日として暦を読んでいたため、冬至の日はとてもおめでたい日とされています。

また、19年に1度新月と冬至が重なる日があり、この日を「朔旦冬至」と言い、太陽と月が同時に復活する日として非常におめでたい日とされています。

冬至は日照時間が最も短い日だから、とっても寒い日だと思われがちですが、実は最低気温は、温まった地表や空気がしっかり冷え切るまで1ヶ月ほどかかるため、1年で最も寒い日となるのは毎年1月上旬ごろとなっています。

この遅れは比熱と深く関わっており、陸地よりも比熱の高い海では、温まりにくく冷めにくいため、夏至や冬至よりも2か月遅れてピークを迎えます。

ですので、日本で最も暑い日は内陸部ならば7月下旬、海っぺりは8月中旬ということになります。

夏至と冬至の南中高度

春分から秋分までの期間中、北半球では太陽が真東からやや北よりの方角から昇り、真西からやや北側の方角に沈みます。

しかし、夏至の日は日の出・日の入りの方角が最も北よりになるため、北回帰線上に居る観測者が空を見上げると夏至の日は正午になると太陽が頂点を通過する光景を見ることができます。

反対に、秋分から春分までの期間中、北半球では太陽が真東からやや南よりの方角から昇り、真西からやや南よりの方角へ沈みます。

しかし、冬至の日は日の出・日の入りの方角が最も南よりになるため、南回帰線上に居る観測者が空を見上げると、冬至の日は正午になると太陽が頂点を通過する光景を見ることができます。

さて、夏至と冬至のそれぞれの南中高度について気になっている方も多いかと思います。

南中高度は、太陽が真南にきており、最も高く昇った際の地平線との間の角度なのですが、実は南中高度は場所によって変化するため、現在住んでいる地域の南中高度を調べるには以下の計算式で算出する必要があります。

夏至日の太陽の南中高度(度)＝90－現在の居場所の経緯＋23.4
冬至日の太陽の南中高度(度)＝90－現在の居場所の経緯－23.4
それ以外の太陽の南中高度(度)＝90－現在の居場所の経緯＋太陽の視赤緯

※太陽の視赤緯は、国立天文台が編纂(へんさん)している「理科年表」をご確認ください。

なお23.4(23.5)というのは、太陽の通り道である黄道が天の赤道に対してどれほど傾いているかを表しています。これによって四季の変化が生み出されているので、合わせて覚えておきましょう。

ちなみに、北緯35度の東京都の場合、夏至日の南中高度は78度であり、頭の真上から太陽光を浴びているような感覚になります。一方冬至日の南中高度は32度となり、その差は46度もあります。

まとめ

今回は夏至と冬至の日照時間や南中高度についてご説明させて頂きましたが、いかがでしたでしょうか。

ちなみに夏至の日には、小麦餅やたこ、うどんに越前焼きサバ、水無月という和菓子などを食べるのが習わしとなっており、当時の日には、南瓜やいとこ煮、砂糖たっぷりの梅干しにこんにゃく、塩辛い饅頭などを食べるそうです。

是非、今年の夏至や冬至の日にはこれらの食べ物を食べながら、子どもたちに夏至や冬至について説明してみてはいかがでしょうか。