スカイツリーで日時計
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夏休み自由研究
世界最大の日時計を作ってみた
スカイツリーで日時計
アナログ時計の針は、なぜ右回りなのか？
この答えは
「時計の誕生」
にまとめたので詳しく書きませんが、要は日時計から派生しました。太陽が東から南を通って西に動けば、地面に突き刺した棒の影は左から右に動くわけです。
ついでに、棒の影は太陽の高度によって長くなったり短くなったりしますが、南中（昼12時ごろ）だと最も短くなるはずです。
しかし、それってホントなのか、さっそく日時計を作って実験してみることにしました。
せっかくだから、世界最大の日時計でやってみましょう。使うのは、もちろん世界最大のタワーである東京スカイツリー（高さ634m）です。
実験というのは、なるべく繰り返すのが基本なので、
①実際にスカイツリーの影の先端部を追いかけてマッピング
②地図に同じ縮尺の棒を立てて、その影をマッピング
の2パターンで実験し、本当に影が左から右に動くのか、そして12時の影が一番短いのか、この2点を確認してみます。実験は朝10時から夕方4時まで、1時間ごとに全部で7回観測してみます。
まず用意するものは、本屋で普通に売ってる墨田区の8000分の1の地図。これを画板に貼り付けて、ここに7.9cmの鉛筆を立てます。 7.9cmというのは、634m÷8000から算出した数字です。
けっこう鉛筆を7.9cmぴったりに削るのは難しいんですが、何度かチャレンジして成功しました。この鉛筆を地図に垂直に立て、その影を調べます。
ここで重要なのは、観測時に地図の方向を正確に北に合わせることと、地図を水平にすることです。このため、方位磁石と水平器を手に入れました。
準備はこれで完了。
8月5日午前10時、さっそく東京スカイツリー駅近くで鉛筆の影の位置を測定してみました。すると、地図上では、非常に鮮明な影ができました。 即座にその位置をマッピング！
地図上では影がハッキリと（10:00）
続いて、地図上の影を参考に、本物の影を探しに行きました。しかし……、なんということでしょう！ スカイツリーの影がどこにあるのかまったくわからないではないですか！
これは、正直、予想外。いや、知識として長い影がどんどん薄くなるのは知ってましたが、これほど不鮮明とは！
だってこの、ソラマチに張ってあったポスターの写真を見て下さいよ。影が黒々とはっきり写ってるじゃないですか。当然、地面にもある程度きっちり影が見えるはずと思っていたら……まったくわからなかった。
いきなり実験①が大失敗です。
張ってあったポスターの鮮明な影
ちょっと困ったものの、スカイツリーの麓（ふもと）なら影は鮮明に見えるはずと思い、10時半に直下に出向いてみると、おぉ、こちらはちゃんと見えました！ 面白いのは、遠目だと影がはっきりわかるけど、近くに寄れば寄るほど、日向と日陰の差が不明瞭になることです。
しかしまぁ、影の長さはわからないとはいえ、方向は確認できることがわかって一安心。これで、影がどっちの方向に動くかは観測できますね。
場所によっては影がくっきり（10:30）
やる気満々になったところで、信じられないことに、突然空が巨大な雲に覆われ、太陽が消えてしまいました。やばいよ、これ……どうしよう。
結局、12時直前に雲が晴れ、南中時の影のマッピングは地図上で成功しました。実際の影も、ツリーの頂上部分がほぼ断定できましたが、やはり鮮明ではありません。
南中時の影（12:00）
スカイツリーの陰の先端部（12:10）
その後、厚い雲と戦いながら、13時15分と13時30分に測定。しかし、ここで大きな問題が。わずか15分しか経っていないのに、あきらかに地図上で影の位置が違うんですよ。
線路に延びたスカイツリーの影（13:15）
っていうか、実はこれ、朝の段階で気づいてたんですが、地図上の影の位置が測定場所によって全然違うんですね。きっと方位、水平が正確に合ってないからなんですが、それ以上に地図に立てた鉛筆がほんの少し動くだけで、影の位置が大きくずれるんですよ。
正直言うと、同じ時間、少し場所を変えて測定しただけで、影の先端は平気で2〜3cmずれました。現実の距離にすると、2kmほどですね……。こんなに違うのに、これを実験と言っていいのでしょうか……。
地図上の影と実際の影（13:30）
その後も雲と戦いつつ、雲が切れるとギラギラした日差しに耐え忍びながら、14時35分と15時に測定。このとき気づいたんですが、15時以降はイーストタワー（ビル）が邪魔して、影がスカイツリーなのかビルなのかよくわからないんですよ。
もういい加減、熱射にやられて死にそうだったので、実験はここで終了。結局、測定時間はバラバラなれど、たしかに影は左から右に動き、また12時の影が最短だと判明したのです。
まぁ、マッピングした影の位置はかなり不正確だとの説もありますが……（ホントは、測定したものの、あまりに位置がおかしくて抹殺した観測データが膨大にあるのです・涙）。
というわけで、世界最大の日時計による実験は終わりました。よい子の皆さんは、この実験を再現するなら、鉛筆をこれでもかと言うくらい固定することをおすすめします。
ツリーの影かビルの影がよくわからなくなってきた（14:35）
なお、影はどうして遠くに行くほど薄くなるのか。小学生には、以下の2つの現象から説明しましょう。
（1）光の回折
本来、直進するはずの光が、障害物があると回り込んでしまう
（2）光の散乱
光が空気の“粒"にあたって直進しなくなる
とりあえず今回の実験からわかったことは、スカイツリーの影は先端がまったく見えないということと、太陽は熱すぎるということでした（涙）。
今回は、全然科学的でなかったですな。申し訳なし。
実験結果
制作：2013年8月10日
＜おまけ＞
スカイツリーの実際の影の長さはどうやって求めればいいのか。
まずネットで太陽の高度を求めます。これは「緯度」「経度」「日付」を入れると、その日の太陽高度が算出できるサイトを利用します。
スカイツリーの緯度・経度は北緯35.71°、東経139.81°なので、2013年8月5日の南中は11:45で、太陽高度71.24°だと判明します。
影の長さは、【ツリーの高さ634m÷tan（高度）】で計算できます。グーグルの検索窓に次のように書き込むと……
634/tan(71.24degree)=
影の長さは215.3mと判明するのですな。
ちなみに太陽の影が作る曲線は「日影曲線」と言いますが、ウィキペディア英語版の下図で、青い線が冬至、ピンクの線が春分と秋分、赤い線が夏至となります。
次回は、秋分の日の影は本当に真っ直ぐかどうか調べてみたいですな。
