太陽の高さと季節
実験
冬至・春分・夏至・秋分の日の太陽の南中時の高さを測ってみましょう。
平らな地面に垂直に、棒を立て、影の長さをはかります。
影がいちばん短くなったときが南中時です。
影の先と、棒の頭をつなぐ糸をはり、分度器ではかれば、高さがわかります。
また、棒と影の長さを、同じ割り合いに縮めて図を書いて測ってもわかります。
南中時刻は、経度によって違いますから、その土地の経度を調べ地方時に直した時計を見ながら、正午5分前から1分おきに正午5分過ぎまではかります。
実験
太陽の出入りの傾きを調べてみましょう。
夏至・冬至の日の太陽は、真東、真西から北と南へそれぞれ、どのくらい偏るかを、はかってみましょう。
春分・夏至・冬至の日の太陽の出入りのときに地面に垂直に立てた、棒の影に印をつけてそのあいだの角度をはかればよいわけですがつぎのような工作をしておくと便利です。
コニ七ページの図のように、20センチの正方形の板に細い竹ひごをたてて、地平線のよく見える場所におきます。
春分・秋分・夏至・冬至の日の入りのときの影を書き入れてその影のあいだの角度をはかります。
太陽の出入りのときの物の影は太陽が半分以上地平線に隠れているときにはかります。
太陽の高さの変化
太陽や、そのほかの天体の高さというのは山の高さという場合と違って、それを見上げたときの角度のことです。
水平線は0度の高さで、頭の真上（天頂）は90度になります。
太陽は日の出のときには、もちろん0度です。
そして、しだいに上がって昼ごろ真南の空にきたときには、いちばん高くなります。
けれども、日本では90度にはなりません。
太陽の・高さは、時間によってかわるのはもちろんですがその土地が赤道からどのくらい離れているかによっても、違ってくるのです。
北半球の夏至には太陽は北回帰線の真上にきます。
北回帰線の通るところでは、夏至の日に、地面に垂直に立てた。
棒の影は、昼ごろ1点になり、はかることができなくなります。
これは、太陽が私たちのいるところに23度半だけ近くなったようなもので、そのために北半球では暑い夏がやってくるのです。
北回帰線よりの北の地点では、東京でも、どこでも、太陽は、春分や秋分のと距離も23度半だけ高くまで上がるようになります。
冬至のときは、ちょうどこの反対で太陽は、南回帰線の真上にきます。
このように、太陽の高さは、季節によってもかわります。
夏はなぜ暑いのか
夏は昼が長く、太陽は、長いあいだ地面を照らしています。
そのために、温度が上がるということは、すぐ考えられるでしょう。
しかし、そればかりでなく太陽が高い角度から照らしているから暑いのです。
左の図のようにアイとアウの長さをくらべてみるとアウのほうが長いですね。
したがって、同じ熱の量がアウのほうでは広い範囲にまき散らされるので、決まった面積あたりの熱をうける量はアウのほうが少なくなります。
それでアウは、アイよりも温度が上がらないのです。
だから同じ面積でも、低いところからななめに照らされるよりも高い角度から照り付けられるほうが、それだけたくさんの熱をうけるのです。
このため北極では、夏には1日中太陽が照っていても高さが低いので、暑くなりません。
そして太陽が半日しか照っていない赤道地方のほうがずっと暑いのです。
南向きの土地が、ほかのところより、かなり温かいのも、同じわけです。
夏至のころいちばん暑くならないわけ
それなら、いちばん太陽が高く、しかも長く照り付ける夏至のころが1年中でいちばん暑いように考えられます。
しかし、実際には、それから1か月後の8月がいちばん暑くなります。
それは大地や海水が、温まり、気温が上がるのにそれだけの時間がかかるからです。
また冬も、いちばん寒いときは、冬至より2か月ほど遅れますがこれも、いちど温まった大地や、海水が冷えるのにそれだけの時聞かかかるからです。
実験
よく晴れた日に、空き瓶に水を入れそのときの温度をはかり、固く栓をします。
内側を黒くぬるか、また黒い厚紙をはった箱を2組用意します。
外気にふれないようにガラスのふたをして1組は水平にし、1組は太陽の光を直角にうけるようにならべておきときどき、この影を見て、太陽の方向に向きをかえ1時間おきに温度計を入れ、その温度の違いを調べてみましょう。