平行な太陽光線から影の向きと長さを説明しよう

前のレッスンで、鉛直な棒と水平面を使う測定法を整えました。今回は太陽光、棒、地面でできる三角形を使い、影の向きと長さを説明します。図を見ずに「なぜ反対へ伸び、なぜ短くなるか」を言えることが目標です。

まず知る：光線モデルを読む目標

理解する：具体例で角度を変える

棒の高さを固定し、光線を地面に近い浅い角度へすると、棒の先端を通る光が地面と交わる点は遠くなります。影は長くなります。光線を上から急な角度へすると交点は棒へ近づき、影は短くなります。三角形の高さは同じで、底辺だけが変わると見ると分かります。

影は、棒が太陽光をさえぎる側にできます。太陽が南にあれば、日本の水平面上の影は北側へ伸びます。午前と午後では太陽方位が変わるため、影の方位も反対側へ回ります。

使う：間違いを直して向きと長さを確かめる

「影は太陽を指す」という誤答は、光の来る向きと影の伸びる向きを同じにしたことが原因です。太陽から棒へ光線を引き、その延長で光が届かない側を影にします。長さは棒の先端を通る境界光線と地面の交点までです。

転用する：まとめを比例とグラフへつなぐ

同じ時刻・同じ場所では太陽光線の角度が同じなので、異なる高さの棒が作る三角形は相似になります。次はこの比例と、一日の影長グラフを使って未知の高さや南中時刻を求めます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。