日の出の時刻
そういえば，もう初日の出を何年も見ていない。冬のこの時季，日の出の時刻は一年のうちでもかなり遅いので，日の出前に起きるのは難しくないのだが。国立天文台のサイトによると，今日，明日あたりに，日の出の時刻は最も遅くなる。例えば，千葉の日の出時刻は，６日から９日にかけて，6:49，6:50，6:50，6:49と変化する。
・なぜ冬至より日の出が遅いのか
一年で昼の長さが一番短いのは冬至であるが，一年で日の出が一番遅いのは１月上旬で，少しずれがある。この理由は，太陽の南中時刻の変化にある。１２月から１月にかけては，太陽の南中時刻が毎日少しづつ遅くなっていくからなのである。太陽の南中時刻は経度だけでなく，季節によっても変化する。子どもの頃，理科の観察で，太陽の南中時刻をはかった覚えがあるが，先生もそこまでは教えてくれなかった。
日の出，日の入りは，太陽の上端が地平線と一致する瞬間で，太陽の南中は太陽の中心が子午線を横切る瞬間をいう。なので，一日のうちで日の出から南中までの時間と，南中から日の入りまでの時間は等しい*1。だから，仮に昼の長さが変わらなければ，太陽の南中時刻が日々遅れるにつれ，日の出も日の入りも毎日少しづつ遅くなる。これが効いてくるのだ。実際には，昼の長さは一年を通して変化していて，冬至を過ぎると毎日少しづつ昼が長くなる。仮に太陽の南中時刻が変わらなければ，日の出は日々早くなる。冬至から半月あまりの間は，南中時刻の遅れによる日の出の遅れ効果が，昼が長くなることによる日の出の進み効果を上回っているので，日の出が遅くなっていく。両効果は現在ちょうど釣り合ってほぼ打ち消し合っているが，次第に進み効果が遅れ効果を逆転し，日の出は日々早くなってくる。
・南中時刻の変化の原因
太陽の南中時刻が季節によって変化するのは，地球の公転の角速度が不均一であることと，地軸が傾いていることによる。
地球は太陽のまわりを公転しているが，その軌道は真円でなく楕円である*2。冬は地球が太陽に比較的近いので，公転角速度が大きい。夏はその逆で，公転速度が小さい。ケプラーの面積速度一定の法則である。この影響で，天球上を動く太陽のスピードは冬に速く，夏に遅くなる。春秋はその中間である。
また，地軸が傾いているため，天球上の太陽の軌道（黄道）は天の赤道に対して23.4°傾いている。だから黄道上の位置によって，太陽が天球上を動く速さの，東西方向（赤道方向）成分の割合が変わる。仮に黄道上を太陽が一定の角速度で動くとすると，太陽が天の赤道から離れるほど，太陽の動きは東西方向に速くなる。だから冬や夏には，太陽の角速度の東西方向成分（赤経の変化率）が速くなり，春秋には遅くなる。
１２月から１月にかけては，これら二つの効果が合わさって，太陽が天球上を西から東へ動く速さが一年で最も速くなっている。地球の自転によって天球は東から西へ一日一回転しているから，太陽は他の恒星よりも少し遅いスピードで動いているが，１２月から１月にかけて太陽のスピードは最も遅くなる。それで南中から次の南中まで普段より時間が余計にかかるので，南中時刻が日々遅れているというわけだ。
・参考サイト
AstroArts天文の基礎知識 １．時刻と時刻系
