中学理科中学3年生地学
南中高度の求め方｜夏至・冬至の公式と季節が変わる理由【中3理科】
中3理科の「南中高度」を図解します。南中高度の求め方（春分・秋分は90度−緯度、夏至は＋23.4度、冬至は−23.4度）、地軸が23.4度傾いたまま公転するために季節が生まれるしくみ、南中高度と昼の長さが気温を決める理由まで、図と計算例でやさしくわかります。
南中高度は春分・秋分が 度−緯度、夏至が 度−緯度＋ 度、冬至が 度−緯度− 度のつの式で求めます（ 度は地軸の傾き）。北緯 度の東京付近なら、春分・秋分は 度、夏至は 度、冬至は 度です。季節が変わるのは地軸が 度傾いたまま公転しているからで、地球と太陽の距離が原因ではありません（日本が冬のときオーストラリアは夏になるのがその証拠です）。
◎このページのゴール
春分・夏至・秋分・冬至の南中高度を公式で計算でき、季節の変化が地軸の傾きによって生じるしくみを説明できるようになる。
夏の太陽は高く、冬の太陽は低い。この「高さ」を数で表したものが南中高度です。太陽と星の動きで日周運動・年周運動をつかんだら、次はその高さを公式で計算する段階。そして、なぜ季節が生まれるのか——その答えも南中高度が握っています。
どこでつまずいた？
あてはまるものをタップ。そこから読むと近道です。
南中高度とは（まず結論）
→やり方
- 太陽が真南に来ることを南中、そのときの時刻を南中時刻という。
- 南中高度＝南中したときの、地平線からはかった太陽の角度。
- 1日のうちで太陽がもっとも高くなる瞬間の高度。
同じ場所でも、季節によって南中高度は変わります。日本では夏至のころにもっとも高く、冬至のころにもっとも低くなります。この差を生んでいるのが、次に見る地軸の傾きです。
南中高度の求め方（公式）
南中高度は、その地点の緯度から計算できます。
→やり方
- 春分・秋分：南中高度 ＝
- 夏至：南中高度 ＝
- 冬至：南中高度 ＝
は地軸の傾きの角度です。基準となる春分・秋分の式を覚えて、夏至は足す・冬至は引く——この2点だけ押さえれば、3つとも書けます。
たとえば北緯 の地点（東京付近）なら、
| 時期 | 計算 | 南中高度 |
|---|---|---|
| 春分・秋分 | 55° | |
| 夏至 | 78.4° | |
| 冬至 | 31.6° |
✓コツ
夏は高く、冬は低い——この当たり前の感覚と、式の**＋・−を結びつけましょう。夏至に足して冬至に引くのを逆にすると、「冬のほうが太陽が高い」というおかしな答えになるので、計算後に常識と合うか**を確かめる習慣をつけると、符号ミスを防げます。
✓理解チェック1
どうして季節が変わるの？——地軸の傾き
?どうして？
地軸が公転面に対して 傾いたまま、地球が太陽のまわりを公転しているからです。傾きの向きは変わらないので、公転の位置によって、太陽の光が当たる角度が変わります。
- 北半球が太陽のほうへ傾いているとき → 南中高度が高く、昼が長い → 夏
- 北半球が太陽と反対へ傾いているとき → 南中高度が低く、昼が短い → 冬
模範解答：「地軸が公転面に対して23.4°傾いたまま地球が公転しているため、季節によって太陽の南中高度と昼の長さが変化するから。」
夏が暑いのは、地球が太陽に近づくからだと思ってた！
すごくよくある勘違いだよ。じつは北半球が冬のころのほうが、地球は太陽に近いんだ。それでも冬が寒いのは、距離ではなく地軸の傾きが季節を決めているから。もし距離が原因なら、北半球と南半球が同時に夏になるはずだよね。でも実際は日本が冬のときオーストラリアは夏。これが「距離が原因ではない」いちばんわかりやすい証拠だよ。
✓理解チェック2
南中高度が高いと、なぜ暑いの？
理由は2つあります。
- ① 光が集中する：南中高度が高いと、光が地面に垂直に近く当たります。同じ量の光がせまい面積に集まるので、同じ面積あたりが受け取るエネルギーが大きくなります。低いと、同じ光が広い面積に散らばってしまいます。
- ② 昼が長い：夏は日の出が早く日の入りが遅いため、地面があたためられる時間が長くなります。
この2つが重なることで、夏は暑く、冬は寒くなります。透明半球の実験では、この南中高度と昼の長さを、実際に記録して確かめます。
✓理解チェック3
よくある間違い
✕よくある間違い
夏が暑いのは地球が太陽に近づくからだと考える／夏至の式で を引いてしまう
原因は地軸の傾き（距離ではない）。夏至は＋、冬至は−
符号ミスを防ぐには、計算後に「夏のほうが高くなっているか」を必ず確認することです。また、南中高度の公式に使うのはその地点の緯度であり、地軸の傾き と混同しないよう注意しましょう。
やってみよう（練習問題）
やってみよう①（基本：春分・秋分）
北緯 の地点について答えましょう。
- 春分の日の南中高度を求めなさい。
- 秋分の日の南中高度を求めなさい。
答えと解説を見る
- → 54°
- 54°（春分と秋分の南中高度は同じ）。
やってみよう②（標準：夏至・冬至）
北緯 の地点について答えましょう。
- 夏至の日の南中高度を求めなさい。
- 冬至の日の南中高度を求めなさい。
答えと解説を見る
- → 79.4°
- → 32.6°
夏至のほうが高くなっていれば、符号の使い方は正しいと確認できます。
やってみよう③（応用：記述で答える）
次の問いに答えましょう。
- ある地点の夏至の南中高度が でした。この地点の緯度を求めなさい。
- 日本が冬のとき、オーストラリアは夏です。このことから、季節の変化の原因が「地球と太陽の距離」ではないといえる理由を説明しなさい。
答えと解説を見る
- より、 → 北緯35°
- （例）もし距離が原因なら、地球全体が同時に夏、または同時に冬になるはずである。しかし実際には北半球と南半球で季節が逆になっているので、原因は距離ではなく地軸の傾きだといえる。
家おうちの方へ
この単元のつまずきは、①公式の符号（夏至＋・冬至−）の取りちがえ、②季節の原因を「距離」だと思いこむことの2つです。①は「夏は高い」という当たり前の感覚と結びつけ、計算後に確かめる習慣をつけると激減します。②は、日本が冬のときオーストラリアは夏という事実を示すのが最短の説明です。距離が原因なら地球全体が同時に同じ季節になるはずだからです。公式の −緯度は図で角度を追うと納得しやすいですが、まずは式を正しく使えることを優先してかまいません。日周運動・年周運動があやふやなら太陽と星の動きに戻ってあげてください。
南中高度は「 −緯度」を基準に、夏至は足して冬至は引く。そして季節を生んでいるのは距離ではなく地軸の傾き。この2つを押さえれば、計算問題も記述問題も同じ1つの理解で解けます。
次は透明半球で太陽の動きを記録するで、この南中高度を実際に測る実験を見ていきましょう。
📌 1分まとめ（声に出して読もう）
- 南中高度＝太陽が真南に来たとき（南中）の、地平線からの角度。
- 春分・秋分：南中高度 ＝ 90° − 緯度。
- 夏至：90° − 緯度 ＋ 23.4°。冬至：90° − 緯度 − 23.4°。
- 季節が生まれるのは、地軸が23.4°傾いたまま公転しているから。地球と太陽の距離が原因ではない。
- 夏が暑いのは南中高度が高く（光が集中する）、昼の長さが長いから。
よくある質問
南中高度とは何ですか？
南中高度とは、太陽が真南に来たとき（南中したとき）の、地平線からはかった太陽の角度のことです。1日のうちで太陽がもっとも高くなる瞬間の高度で、この時刻を南中時刻といいます。南中高度は季節によって変化し、日本では夏至のころにもっとも高く、冬至のころにもっとも低くなります。
南中高度の求め方（公式）を教えてください。
春分・秋分の南中高度は「90度−緯度」で求めます。夏至はこれに23.4度を足して「90度−緯度＋23.4度」、冬至は23.4度を引いて「90度−緯度−23.4度」です。たとえば北緯35度の地点なら、春分・秋分は55度、夏至は78.4度、冬至は31.6度になります。23.4度は地軸の傾きの角度です。
なぜ季節の変化が起こるのですか？
地軸が公転面に対して23.4度傾いたまま、地球が太陽のまわりを公転しているからです。この傾きによって、同じ地点でも季節ごとに太陽の南中高度と昼の長さが変わり、受け取る光の量に差が生まれます。地球と太陽の距離が変わるからではありません。実際、北半球が冬のころのほうが地球は太陽に近づいています。
南中高度が高いと、なぜ気温が上がるのですか？
太陽の光が地面に対してより垂直に当たり、同じ面積あたりに受ける光の量が多くなるからです。光が斜めに当たると、同じ量の光が広い面積に散らばるため、地面が受け取るエネルギーは少なくなります。夏に暑いのは、この南中高度が高いことに加えて、昼の長さが長く、地面があたためられる時間も長いためです。
この単元でつまずいたとき、家庭でできること
- 太陽と星の動き（中3理科）に戻るつまずきの原因は、たいてい1つ前の単元にあります。まずそこを確かめてください。
- 説明役を、外部にまかせる教える側が説明しきれないときは、無料体験のある外部のサービスで様子を見る方法もあります。