暑い日：太陽は小さくなったが、天気は暑くなった

諺にもあるように、「冬の最も寒い日と夏の最も暑い日に一生懸命練習しなさい。」一年で最も暑い日がやって来ます。夏の暑い時期とは何ですか?この時期はなぜこんなに暑いのでしょうか？

パート1

中国暦の暑さ

古代我が国では、「甘治暦」が使われていました。これは、10の天干（甲、易、兵、定、呉、済、庚、辛、仁、桂）と12の地支（子、周、陰、茅、辰、思、呉、衛、神、有、徐、海）を組み合わせて形成された60の異なる名前を使用して、周期内の年、月、日、時間を記録します。

伝統的な暦によれば、夏至から3劫日が初劫、4劫日が中劫、そして立秋後の最初の劫日が下劫とされています。これが「三度の猛暑」の由来です。

暑さの時期は庚申日に始まり、庚申日に終わり、通常は30日間または40日間続きます。天文暦によれば、2022年の最初の土用の丑の日が7月16日、2番目の土用の丑の日が7月26日、3番目の土用の丑の日が8月15日、4番目の土用の丑の日が8月24日となる。今年は「3つの土用の丑の日」が合計40日間続くことになる。

ということは、今年は暑い日が40日あるということでしょうか？ 「猛暑」の時期に暑くなる理由は何でしょうか?私たちは『列子』の有名な章「太陽について言い争う二人の子供」の場面を思い出すかもしれません。

孔子が東へ旅をしているとき、二人の子供が太陽について言い争っているのを見て、その理由を尋ねました。

ある子どもは、「太陽は昇り始めたときには人々により近く、天頂にあるときにはより遠くにあると思います」と言いました。

ある子どもは、「太陽は昇り始めたときは遠いけど、天頂にあるときは近くにあると思う」と言いました。

一人の子どもが言いました。「太陽は、昇り始めたときは車のカバーくらいの大きさなのに、一番高い位置にあるときはお皿やボウルくらい小さくなります。遠いものは小さく、近くにあるものは大きいからではないでしょうか。」

一人の子どもが言いました。「太陽が昇り始めた時は寒くて暗いですが、真上に昇るとお湯に浸かっているような感じになります。近くにいる人は熱く、遠くにいる人は冷たいからではないでしょうか。」

孔子は決断できなかった。

二人の子供たちは笑って言いました。「あなたより詳しい人は誰？」

真夏の暑さは、本当に太陽が大きくなったから、あるいは地球が太陽に近づいたからなのでしょうか?

パート2

暑すぎる、太陽がどれだけ大きくても関係ない

実際、太陽は主系列段階にある中年の星です。この段階では、太陽は安定して燃え、その体積はほとんど変化しません。したがって、太陽自体の大きさが 1 日または 1 年で変化することはごくわずかです。

太陽の放射強度も非常に安定しています。太陽の表面には黒点やその他の太陽活動が頻繁に発生しますが、年間の変化はわずか 1% 程度です。明らかに、これが夏の暑い日の原因ではありません。

この期間、地球は太陽に近かったのでしょうか?

二十四節気と地球の軌道の関係 出典：著者による描画

あまり。実際、この期間中、太陽と地球の距離は通常よりも遠くなります。地球が太陽の周りを回る軌道は完全な円ではなく、離心率が 0.0167 の楕円です。

太陽と地球の平均距離は約1億4,960万キロメートルです。遠日点の距離は1億5,210万キロメートル、近日点の距離は1億4,710万キロメートルです。遠日点は近日点より約500万キロメートル遠く、平均距離の30分の1になります。

地球は7月上旬に軌道上の遠日点を通過し、1月上旬に近日点を通過するため、真夏の暑い時期には太陽と地球の距離が平均よりも長くなります。

「遠くのものは小さく、近くのものは大きい。」今年、地球は北京時間7月4日15時11分に遠日点に到達します。真夏の太陽は、実は「大きな太陽」ではなく「小さな太陽」です。距離の変化による太陽放射の相対的な減少は約 6% ですが、これが猛暑の原因ではないことは明らかです。

さらに、楕円軌道は太陽の年間見かけの動きの不均一性も引き起こします。地球の速度は遠日点を通過するときに最も遅くなり、近日点を通過するときに最も速くなり、季節間の間隔の長さも等しくありません。

例えば、2021年の秋分の日から2022年の春分の日までは合計178日20時間12分が経過し、2022年の春分の日から2022年の秋分の日までは合計186日9時間31分が経過します。さらに、北半球では夏は冬よりも長くなります。

パート3

猛暑の原因が判明

「猛暑」の時期の暑さについての疑問に答えるには、季節の変化の理由を理解する必要があります。

これらすべての根源は、地球の軌道の特性にあります。地球は太陽の周りを回ると同時に、自転もします。地球が太陽の周りを公転する軌道面を黄道面と呼び、地球の中心を通り地軸に垂直な面を赤道面と呼びます。これら 2 つの平面は現在 23°26′ の角度を持ち、これは黄道赤道角と呼ばれます。

この角度が存在するため、地球は軌道上のさまざまな位置にあるため、太陽の直角は年間を通じて地球上の北緯 23 度 26 分と南緯 23 度の間を移動します。

太陽が北緯23度26分（北回帰線）に達すると、夏至と呼ばれます。南緯23度26分（南回帰線）に達すると冬至となる。そして赤道に達すると春分/秋分となります。

夏至の太陽放射の模式図 出典: 筆者作成

夏至の日は、北半球では日中に太陽が高くなり、日照時間が長くなります。南京を例にとると、夏至の正午の太陽高度は約82度、昼の長さは14時間15分です。

それに比べて、冬至の正午の太陽高度は約35度で、昼間の時間はわずか10時間4分です。そのため、地球表面の単位面積あたりに受ける太陽放射エネルギーは夏至に最も高くなり、冬至の約3倍となり、緯度が高くなるほどその比率も大きくなります。季節の変化の主な原因は受ける太陽放射の量です。

同じ時刻に捉えた四季の太陽の位置

出典: 中国科学普及 - 一目でわかる科学原理

しかし、北半球で最も暑い時期は夏至ではなく、夏至後の期間です。温度の変化は表面の熱のバランスによっても影響を受けるからです。

一般的に、夏至後の一定期間は、地面が吸収する熱が放出​​する熱を上回り、地面の温度は上昇し続けます。この期間は、伝統的な暦の「三暑」にほぼ一致しており、北半球に「三暑」の暑さを生み出します。

その後、地面から放出される熱が地面に吸収される熱を上回り、温度は徐々に低下します。

もちろん、一部の地域では、大気の循環、陸と海の違い、地形要因、気象条件などがすべて気温に影響を与える要因であり、最も暑い時期が必ずしも「ドッグデイズ」の日付と一致するとは限りません。

ところで、暑さをどうやってしのいでいますか？

編集者：王婷婷

制作：中国科学普及協会

制作者：王克超（中国科学院紫金山天文台）

プロデューサー: 中国科学博覧会

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。

この記事は中国科学博覧会（kepubolan）に最初に掲載されました。

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