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サン・アースくん

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サン・アースくん
地軸の傾きや離心率を変化させることも可能な天体シミュレーションソフト
Windows 7/Vista/XP/Me/2000/98/95/NT  フリーソフト(寄付歓迎)
サン・アースくん
  • 実行画面(メイン画面+地球の外から見た図)。観測地点(緯度・経度)と日付を入力するだけで、当日の太陽の南中高度や地球の位置などを図と数値で確認できる


  • ◎そのほかのスクリーンショット
  • 「離心率と地球の公転軌道図」画面。設定した軌道が緑線で表示される
  • 「データ表示」画面(東京、2011年)。昼夜の長さや南中高度の変化をグラフで確認できる


  • 緯度・経度と日付とを指定することにより、当該地点の日の出・日の入りの時刻や昼夜の長さ、太陽の南中時刻、南中高度などを図と数値で確認できる天文シミュレーションソフト。

    「サン・アースくん」は、地球の自転・公転運動をシミュレートし、指定した日付における太陽と地球の位置関係を、観測地点および地球外から見た図で表示してくれる天文学習用ソフト。地軸の傾きを変化させたり、地球の軌道離心率を変化させたりすることも可能で、「現実には起こり得ない現象」もシミュレートできる。

    実行画面は、観測地点の情報が表示されるメイン画面と、サブ画面「地球の外から見た図」とで構成される。ユーザが行う操作は「メイン画面に観測地点と日付を入力するだけ」と簡単。メイン画面上では南中時の太陽の位置、北極星の位置(地軸の方向)が図表されるほか、観測地点における南中高度と南中時刻、日の出・日の入りの時刻、昼間・夜間の時間が数値とバーグラフで確認できる。さらに「地球の外から見た図」では、

    • 地球の公転軌道(指定年月日における地球の位置(太陽との関係))
    • 水平方向(公転面の真横)から見た地球(昼と夜の割合)
    • 垂直方向(地軸の真上)から見た地球(昼と夜の割合)
    が表示される。

    ほとんどの操作はメイン画面上の入力パネルで行える。観測地点の指定は、全国主要都市名または世界地図上のクリックで行えるなど、簡単に操作することが可能。メイン画面と「地球の外から見た図」は連携し、パラメータ(位置や日付、離心率・傾きなど)を変化させることで、各図がリアルタイムに再描画されるようになっている。

    実際の地球の公転軌道(起動離心率:0.0167)や地軸の傾き(23.4度)を正確にシミュレートできるのはもちろん、これらを変化させることで、実際にはあり得ない架空の状態を作り、視覚的なイメージで確かめることもできる。離心率は0〜1未満の範囲で(0〜0.5はスライドバーを動かして入力し、0.5〜1未満は直接数値を入力)、また地軸の傾きは-180〜180度の範囲で設定することが可能だ。

    Google Earthとの連携機能も備える。Google Earthから位置情報を取得したり(観測地点に指定)、逆にGoogle Earthに位置情報を送信したりといった操作を行える。

    データの管理・集計機能もあり、表示中の数値データ(任意の観測地点・日付における南中時刻、南中高度、日の出・日の入り)を一覧リストで確認することが可能。さらに、任意の観測地点における1年分の数値データをまとめてリストアップする「年間データ作成」機能では、昼夜の長さや南中高度の1年間の経年変化をグラフで視覚的に確認できる。集計されたデータはファイル出力(CSV/HTML形式)することができ、外部アプリケーションで分析したり、グラフ化したりすることも可能だ。

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    reviewer's EYE reviewer's EYE
    天文学分野の学習を目的に開発されたソフトらしく、中高校生にも使えるよう、画面構成やインタフェースがわかりやすく、シンプルに作られている。例えば、観測地点として世界の主要な地名があらかじめ登録されていたり、世界地図上のクリックで(赤道上や北極点など)特定の地点を一発で指定したりすることができるほか、地軸の傾きの変更をマウス操作(公転面の真横から見た地球上の位置をクリック)で行えるなど、簡単に操作できるのがうれしい。

    地軸の方向と太陽の南中高度の関係、公転軌道上にある地球の位置、地軸の傾きによる昼夜の長さの変化など、模式図ではイメージしにくい天文現象を、三つの図によって直感的に把握できることが大きなメリットになっている。

    試用してみて、筆者のような天文学の初学者にもピッタリだと感じた。「地球の自転によって地上に昼と夜ができる仕組み」「公転によって季節が変化する仕組み」について調べてみたい人は、ぜひ使ってみてほしい。

    (坂下 凡平)

    ソフト作者からひとこと ソフト作者からひとこと
    ソフトを開発しようと思った動機、背景
    中学校理科の天体の単元で、昼夜の長さや南中高度の季節変化を教えるときの補助的な教材として作成しました。世界中の昼夜の長さ、日の出・日の入りの時刻、南中高度、南中時刻を計算できるだけではなく、地軸の傾きを自由に変化させることによって、現実の世界では起こり得ない現象をシミュレートすることができます。また、このシミュレーションソフトを利用すると「視覚的に理解しやすい」「数値も正確に出すことができる」「処理が速い」などの利点があり、抽象的な概念も理解しやすくなります。正確な値が出てくるので、観察記録結果とも容易に比較できるようになり、処理速度も速いので、生徒の思考の中断もなくなると考えられます。

    開発中に苦労した点
    オリジナルな計算式を導くことが一番苦労しました。「サン・アースくん」で使用している計算式は独自に開発したものであり、球面三角形の法則や楕円軌道の式を使い、大気の屈折による効果も入れて日の出・日の入りの時刻を導いています。地軸の歳差運動の効果は入れていませんので、現在から±1000年ぐらいの範囲であれば、ほぼ正確な値を計算することができます。

    ユーザにお勧めする使い方
    主に中学校理科の天体の学習に活用します。地軸の傾きを自由に変化させることができるので、季節変化が起こる理由、南中高度や昼夜の長さが変化する理由も調べることができます。

    また逆の発想から、実際の観測結果(日の出・日の入りの時刻、南中高度、南中時刻等)から、それを再現できる地軸の傾きを生徒自ら求めることができます。そのことにより、地軸は1年中同じ方向に傾いていることも確認できます。これは、シミュレーションソフトを利用して初めて確かめることができることであり、シミュレーションソフトならではの活用方法です。いままで地軸の傾きは23.4度であると知識的に覚え込まされていましたが、生徒自ら確かめることができるので、このシミュレーションソフトを利用することにより、教える方法や内容等も変わってくると思われます。

    また、白夜等も再現できるので、中学校社会科の学習にも役立たせることが可能です。

    さらに、離心率等も変化させることができ、楕円軌道の効果を数値で出すことができるので、高等学校の物理や、地学での学習にも応用できます。

    学習面だけではなく、以下のような使い方もできます。

    • 南中高度の計算結果から、昼間の日の当たり具合を計算することができます
    • 1年間の日の入りの時刻から、部活動終了時刻を決定するときの参考に使うことができます
    • 日の出・日の入りの時刻から、事件が起こった時刻を算出することができるかもしれません
    今後のバージョンアップ予定
    http://www.saga-ed.jp/workshop/edq01460/a-su/で「サン・アースくん」を開発していきます。今後、以下のバージョンアップを考えています。
    (山田 洋)

    ● サン・アースくん Ver.1.89
  • 作 者 : 山田 洋 さん
  • 対応OS : Windows 7/Vista/XP/Me/2000/98/95/NT
  • 種 別 : フリーソフト(寄付歓迎)
  • 作者のホームページ : http://www.saga-ed.jp/workshop/edq01460/
  • 補 足 : 動作にはVB 6.0ランタイムライブラリが必要


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    フリーソフト
    サン・アースくん 1.97 世界中の昼夜の長さ、南中高度等を調べることができ、地軸の傾きを自由に変えることができるフリーソフト (1,260K)




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