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 【実験1】2年2ヶ月ごとに地球と火星が接近する様子を実験してみよう 太陽の周りを1周する周期（公転周期）は、地球365日・火星687日（地球のおよそ23ヶ月）です。 1.紙に直径15㎝の円と、直径23㎝の同心円を描く。（同心円の中心が太陽・内側の円が地球・外側が火星） 2.地球軌道上に1から12まで反時計回りで等間隔に12個の点を打つ。 3.火星軌道上に1から23まで反時計回りで等間隔に23個の点を打つ。ただし≪太陽・地球の第1ポイント・火星の第1ポイント≫が一直線に並ぶようにする。 4.ここで「火星と地球がいちばん近いのはどんなときかな？」と考えてみて下さい。（鋭い団員は、ここで気づくかも・・・） 5.最初に、一直線に並んでいる状態の第1ポイントからスタートし、1ヵ月後・2ヵ月後・・・と1目盛りずつ地球と火星を動かしていく。1周したら2周目（2周したら3周目…）に入って、12ヵ月後、13ヵ月後・・・と、再び最接近するまで続ける。（2年2ヶ月なので26ヵ月後に再接近するハズ・・・ですが、実験してみると25ヶ月後に再接近してしまいます。これは火星の１年を23ヶ月としたためです。より正確には火星の１年は22.6ヶ月です。従って火星は地球の１ヶ月あいだに軌道上を約15.9度進みます。これを１ヶ月に約16度とします。上記3において、火星の軌道上に打つ点を23個としたところで、45個の点を等間隔に打って下さい（8度ごとに点を打つと45個になります）。そして火星は１ヶ月ごとに２個の点を進むことにします。こうするとより正確になりますので、26ヶ月後に再接近することがわかります。） 
★円が大きすぎるor小さすぎるときは、同じ割合で変更して描いてください。 ★4に出てくる質問の答は、太陽・地球・火星が一直線に並ぶときです。地球が火星を追い抜くときに起ります。 ★3で火星の軌道上に23個の点を打つには、第1ポイントの点から半周したところで第1ポイントに戻って逆向きに残りの点を打つなどの工夫をすると、誤差が少なくなります。  【実験2】今年の火星がなぜ「大」接近なのか実験しようこれで実験終わり・・・ではありません。 確かに2年2ヵ月ごとに最接近する様子はこれで判りますが、「大」接近という説明になっていませんよね？ なぜ「大」接近なの？ 互いの軌道が円なら、最接近距離は毎回同じです。ところが、火星の軌道が円ではないのです。 そこで、今度は次の実験をします。 1.実験1で作った絵の太陽から10.5㎝となる点を一つ打ち、その点と太陽を結んだ線を太陽と反対側に12.5㎝延ばしたところにもう一つ点を打ち、火星軌道を書き換える。全体が楕円形になるように滑らかに書き直す。（記録にもなるので別の紙に作り直してもイイかも） ★火星の軌道は次のようにしても描けます。23cmのひもを用意します。ひもの片方の端は太陽の位置に留め、もう片方の端は太陽と12.5cmの点とを結ぶ線上で太陽から2cm離れた点に留めます。鉛筆をひもにひっかけてピンと張った状態でぐるっと一周して描けば楕円軌道が描けます。楕円の二つの焦点の内の片方が太陽の位置になります。 2. あとは実験1と同じように互いを動かしてみると、地球が火星を追い抜くたびに、距離が変わることがわかります。 3. 大接近といわれる今年は、火星と地球がどのような位置関係になるか、この図からわかるハズです。皆さんで考えてみてください。  |
| 補足：火星の過去・未来の接近記録 誤差の計算方法等により、多少異なるようです。ここでは、天文年鑑2003年版を参考にさせていただきました。 火星の明るさ 【シリウスの3～4倍】と表記しております。等級から比較するとそのとおりなのですが、シリウスは1点で-1.4等級の明るさがあるのに対し、火星は太陽光の反射で光っているということと、面積体なので全部合わせた明るさになります。しかも、シリウスは白で、火星は赤色なので、子供たちが見た感じ3～4倍も明るいと感じられないかもしれません。 自転周期と一日の長さ 自転周期（恒星日）は地球が23h56m、火星が24h37mですが、一日の長さは太陽日である（地球や火星は自転しながら太陽のまわりを公転しているので、地球では一日の長さは本来の自転周期よりも４分ほど長く、火星も同様に３分長い）ので、この太陽日の値を一日の長さとして示しました。  |
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