月の満ち欠けの仕組み：月の周期の科学

月は自ら光を放ちません。NASA科学ミッション部門によると、地球上の人々が月光と呼ぶものは、月面で反射した太陽光です。どの時点でも、太陽は月の正確に半分を照らします。ちょうど地球の半分を照らすのと同じようにです。その照らされた半分のうち地球から見える部分は、月が軌道に沿って移動する際に絶えず変わり、この変わる見え方が月の満ち欠けとして知られている一連の現象を生み出しています。

月が形を変えて見える理由

NASAによると、月の満ち欠けの原因は単純な幾何学です。月が地球の周りを動く際に、太陽、地球、月の相対的な位置は毎日変わります。月が地球と太陽の間に位置する場合、その照らされた側は私たちから離れており、新月を生じさせます。およそ2週間後、地球が太陽と月の間に位置する場合、照らされた側全体が地球に向き、満月を生じさせます。その間のあらゆる段階は、同じ半分が照らされた球体の異なる見方の角度を反映しています。

NASAはまた、月は地球に対して潮汐ロックされていることに注意を促しています。月は地球を公転するのに要する時間とほぼ同じ時間で独自の軸上を回転するため、同じ月の半球が常に私たちの惑星に向いています。潮汐ロックは、地球上の人々が月の裏側を決して見ない理由を説明していますが、それは満ち欠けを生じさせる太陽-地球-月の幾何学とは別の現象です。

認識されている8つの月の満ち欠けの段階

NASAは月の月を8つの名前が付いた段階を含むとして説明しており、4つの主要な段階と4つの中間段階に分けられます。主要な段階（新月、上弦の月、満月、下弦の月）は特定の計算可能な瞬間に発生します。中間段階はそれらの間の段階的な遷移を説明します。

• 新月－月は地球と太陽の間にあります。近い側は照らされていません。
• 上弦の三日月－光の薄い筋が右側に成長します（北半球からの見方）。
• 上弦の月－見える円盤の半分が照らされています。月は空では太陽から90°離れています。
• 上弦の太った月－半分以上が照らされており、照らされた領域がまだ成長しています。
• 満月－地球はおよそ太陽と月の間にあります。近い側全体が照らされています。
• 下弦の太った月－半分以上が照らされており、照らされた領域が縮小しています。
• 下弦の月－円盤の他方の半分が照らされています。
• 下弦の三日月－次の新月の前に薄い筋が残ります。

「上弦」と「下弦」という用語は単に方向を説明しています。上弦は照らされた部分が新月から満月に向かって成長していることを意味し、下弦はそれが満月から新月に向かって縮小していることを意味する、とNASAの説明によります。

周期が27.3日ではなく29.5日である理由

2つの異なる数字が月の動きを説明しており、それらを混同することは混乱の一般的な原因です。恒星月（27.32166日、または27日7時間43分12秒）は、NASAのゴダード宇宙飛行センターの日食ウェブサイトによると、月が固定された星に対して1つの軌道を完成させるのにかかる時間です。朔望月（29.53059日、または29日12時間44分3秒）は同じ段階（たとえば、新月から新月へ）が再発するのにかかる時間です。

朔望月がより長い理由は、月が地球を公転している間、地球自身が太陽の周りを動いているからです。星に対して完全な360°の軌道を完成させた後、月は開始した同じ太陽-地球-月の配置に追いつくために追加の距離を移動する必要があります。NASAの日食サイトが説明するように、およそ2.2日分の余分な距離があります。この29.5日の朔望月は、多くの文化でカレンダーの「月」の基礎となり、月周期がおよそ29.5日続くという一般的な速記法です。

月の軌道は完全な円ではない

地球を周回する月の経路は、平均離心率が0.0549の楕円です、NASAの日食サイトが述べるように、地球と月の距離が各軌道全体で変わることを意味しています。近地点（最も近い点）は、過去5千年間、約356,355～370,399 kmの間で変動しており、遠地点（最も遠い点）は、同じ期間にほぼ404,042～406,725 kmの間で変動しています。別の軌道周期（異常月、平均27.55455日）は、1つの近地点から次の近地点までの時間を測定します。

月の軌道平面は、同じNASAのソースによると、地球の太陽の周りの軌道平面（黄道）に対して約5.145°傾いています。その傾きが、新月と満月が毎月発生するにもかかわらず、日食と月食が毎月発生しない理由です。月は通常、太陽-地球線のわずかに上または下を通過します。日食は、新月または満月が月が黄道面を横切る「日食季節」と一致する場合にのみ可能です、NASAの日食幾何学ページが説明しています。

月の満ち欠けと海の潮汐

月の満ち欠けはまた、予測可能な潮汐パターンに対応しています。米国海洋大気庁（NOAA）は、新月と満月の間に－太陽、地球、月がほぼ一直線に並ぶ時－太陽と月の重力の引っ張る力が互いに強化され、より高い高潮とより低い低潮を伴う「大潮」を生み出すことを説明しています。上弦の月と下弦の月の段階の間に、太陽の海への引っ張る力が月の引っ張る力を部分的に相殺する場合、結果はより小さい範囲の「小潮」です。NOAAが注釈を付けるように、大潮と小潮の両方が毎月2回発生します。

「ブルームーン」とは何か

朔望月（約29.5日）は多くのカレンダー月より短いため、2つの満月が同じカレンダー月内に偶然見舞われることがあります。天文学者デボラバード氏が運営する科学普及サイトEarthSkyは、これを「ブルームーン」の現代的で人気のある定義として説明しています。2番目の、より古い定義（通常の3つではなく4つの満月を含む季節の3番目の満月）は1937年のメイン農民暦に由来しています。EarthSkyは、今では一般的な「月内の2番目の満月」バージョンを、アマチュア天文学者ジェームズ・ヒュー・プルエット氏による1946年Sky & Telescopeマガジンの記事に追跡し、彼は暦の季節ルールを誤読しました。毎月のブルームーンは19年ごとに約7回再発生するか、およそ2～3年ごと、EarthSkyによります。