日食とは?仕組み・種類(皆既・部分・金環)とサロス周期を解説

日食の仕組みから皆既・部分・金環の違い、18年周期のサロスまで、観測・予測のポイントを図解でわかりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa

地球から見ると、日食にっしょく(eclipse)は、月が地球と太陽の間に直接あるときに起こります。月が太陽を完全にまたは部分的に隠すためで、この現象は必ず新月のときにだけ発生します。年間で起こる日食は通常2回前後ですが、まれに5回起こる年もあります。ただし、皆既日食(太陽が完全に隠れる現象)になるのはさらに限られ、ある年には皆既日食が一度も起こらないこともあります。

仕組み

日食は、地球から見たときに月が太陽の前を横切ることで発生します。月の見かけの大きさは、月の公転軌道の楕円形のために変わり、近地点(地球に近いとき)は大きく見え、遠地点(地球から遠いとき)は小さく見えます。この見かけのサイズの違いが、皆既日食と金環日食の違いを生みます。日食の発生位置は月の影(本影・半影)に対応し、本影が地表に届くと皆既もしくは金環、半影だけが届くと部分日食になります。

日食の種類

  • 皆既日食(Total eclipse):月が太陽を完全に覆い、地表の一部では昼間でも短時間に空が暗くなります。太陽のコロナ(外層大気)が観察できる貴重な機会で、皆既の継続時間は数秒から数分(理論上の最大は約7分30秒)です。
  • 金環日食(Annular eclipse):月が地球から遠く見かけの直径が小さいときに起こり、太陽の中心部が隠れたまわりにリング(“金環”)が残ります。本影は地表に届かないため、コロナは見えません。
  • 部分日食(Partial eclipse):観測地点で月が太陽の一部しか覆わない場合。日食帯の外側ではこの部分日食だけが見られます。
  • ハイブリッド日食(Hybrid eclipse):ある軌道の一部では皆既になり、他の部分では金環になる特殊なタイプ。発生頻度は低いです。

日食の軌跡と継続時間

皆既日食や金環日食の本影(または金環になる領域)は地球上に沿って非常に狭い帯状(幅数十キロ程度)で移動します。このため、同じ日食で皆既や金環を見られる場所は限られます。皆既の状態は1〜数分しか続かないのが普通で、場所によっては数十秒しかないこともあります。日食の発生時刻や軌跡は精密に計算でき、数年、数十年先まで予測可能です。

サロス周期(Saros)

似たような日食は約18年11日と8時間(約18.03年)ごとに繰り返される傾向があり、この周期はサロス周期と呼ばれます。サロス周期ごとにほぼ同じ形態(皆既・金環など)の日食が起こりますが、8時間のズレのため地球の自転により次の同一サロスの食はおよそ120度経度が西にずれて発生します。したがって、同じサロス系列の食が同じ場所で見られることは稀です。

観察の注意点と科学的意義

太陽を直接見ることは網膜を損傷する危険があるため、必ず専用の観察用フィルター(ISO 12312-2準拠の太陽観察メガネなど)を使用してください。肉眼で安全に太陽を見ることができるのは、皆既日食の「完全に太陽が隠れている」短い瞬間のみです(その瞬間以外はフィルターが必要)。写真撮影でも適切な太陽フィルターと露出制御が不可欠です。

日食は天文学的に重要なイベントでもあります。皆既日食時に現れるコロナの観測は太陽物理学の研究に貢献してきました。歴史的には、1919年の皆既日食の観測で太陽近傍の星の光が一般相対性理論の予測どおりに曲がっていることが確認され、相対性理論を支持する重要な証拠となりました。

文化的な意味

皆既日食は自然の壮観であると同時に、古来から多くの文化で超自然的な前兆や不吉な出来事と結びつけられてきました。今日でも一部の地域や文化では日食に関する迷信や習俗が残っています。逆に、現代では日食を目的に観光や観測旅行を行う人々も多く、科学的観測と観光が融合したイベントとして注目されています。

参考:日食はほぼ毎年どこかで起こり、その種類や見え方は年ごとに異なります。次に自分の地域でどのように見えるか、いつ見られるかを知りたい場合は、天文台や信頼できる天文サイトの予報を確認してください。

1999年の日食時の写真。Zoom
1999年の日食時の写真。

タイプ

太陽食には4つの種類があります。

  • 皆既日食とは、太陽が月の後ろに完全に隠れている状態のことです。月の暗い影が太陽の非常に明るい表面を覆います。これにより、コロナが見えやすくなります。
  • 金環食とは、太陽が月の真後ろにあるのに、月が小さく見えることです。これは、太陽が月の形の周りに非常に明るいリングやアニュラスとして表示されます。
  • ハイブリッド食(金環食・皆既食とも呼ばれる)とは、地球の一部で皆既食のように見え、他の部分では金環食のように見える場合のことです。ハイブリッド日食は、他の日食ほど頻繁に起こるものではありません。
  • 部分日食とは、月が太陽と地球の間に正確に位置していないため、太陽を完全に隠さない状態のことです。これは通常、地球の大部分から見ることができます。

地球からの太陽の距離は月の約400倍。そのため、地球から見ると太陽と月はほぼ同じ大きさに見えるのです。

2005年10月3日のハイブリッド日食Zoom
2005年10月3日のハイブリッド日食

日食を見る

太陽の明るい表面を直接見ること自体が、太陽から来る放射線のために、目の網膜を大きく傷つける可能性があります。失明することもあります。網膜は痛みを感じないので、ダメージは何時間も感じないこともあります。

太陽は通常、直視することが難しいほど明るいです。しかし、日食で太陽が覆われているときは、太陽を見やすくなります。日食中に太陽を見るのは、太陽の表面が完全に覆われているごく短い時間を除いては、同じように危険です。双眼鏡望遠鏡、カメラなどを使って太陽の表面を見るのは非常に危険で、1秒もしないうちに目にダメージを与えてしまいます。

日食なしで太陽を見ても、目の瞳孔が閉じてすべてが暗くなるので、通常は非常に目を痛めません。太陽がほぼ完全に覆われている場合は、多くの光がないので、瞳孔が開きます。しかし、太陽の見える部分はまだ同じように明るいので、目を非常に傷つけることがあります。

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質問と回答

Q:日食とは何ですか?


A:日食とは、地球と太陽の間に月が直接入り、月が太陽を完全に、または部分的に覆ったときに起こる現象です。

Q: 日食はいつ起こるのですか?


A: 日食は新月にしか起こりません。毎年約2回の日食がありますが、皆既日食になるのはそのうちの2回だけです。

Q:皆既日食の皆既時間はどのくらいですか?


A:皆既日食中の皆既は数分しか続きません。

Q:皆既日食がいつ、どこで起こるかを予測することはできるのでしょうか?


A:皆既日食が起こる何年も前から、その軌跡を予測することができます。

Q:昔の人は皆既日食の原因をどう考えていたのでしょうか?


A:昔の人は、皆既日食は何か超自然的なものによって起こる、あるいは悪いことが起こる前兆だと考えていました。この考え方は、現在でも一部の文化圏で残っています。

Q: なぜ皆既日食を見るのを怖がる人がいるのでしょうか?


A: 皆既日食を怖がる人がいるのは、太陽が日中に消え、空がほんの数分で真っ暗になるからです。その意味を知らなければ、不吉なサインに見えるかもしれません。

Q: 地球上では、似たようなタイプの日食はどれくらいの頻度で起きているのでしょうか?


A: 地球上では、18年11.3日ごとによく似た日食が発生します。この周期をサロス周期と呼びます。


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