グランド・キャニオンの日の出・日の入り時刻

薄明とは

日が沈んでもすぐ真っ暗にならず、日が昇る前からうっすら明るくなっているのは、太陽が地平線の下にあっても、上空の大気が太陽の光を散乱させて地上に届けているためです。この「太陽は出ていないが空は明るい」時間帯を薄明と呼びます。

薄明は、太陽が地平線からどれだけ下にあるかで3段階に分けられています。区分は国際的に決まっており、暦や航海、天体観測の分野で共通して使われています。

市民薄明（太陽高度 −6度まで）

屋外で照明なしに新聞が読める程度の明るさです。日常でいう「明るいうち」「暗くなった」の境目にあたり、日の出前・日の入り後それぞれ20〜40分ほど続きます（中緯度の場合）。車のライトを点ける目安や、屋外の作業・スポーツをいつまで続けられるかの判断に使われます。

航海薄明（−12度まで）

水平線がまだかろうじて見分けられる明るさです。船の上で、星の高さと水平線の両方を同時に見て自分の位置を割り出す「天測」ができる時間帯であることから、この名前が付いています。今はGPSが主流ですが、区分としては現在も使われています。

天文薄明（−18度まで）

これが終わると空は完全な暗さになり、暗い星や天の川、流星などが観測できるようになります。天体観測や星景写真の撮影計画を立てるときは、日の入りではなくこの時刻を基準にします。逆に朝は、天文薄明が始まった時点で暗い天体は見えにくくなります。

南中とは

太陽がその日もっとも高く昇る瞬間のことです。北半球では真南、南半球では真北を太陽が通過します。日の出から日の入りまでのちょうど真ん中にあたります。

南中は、時計の12時ちょうどとは一致しません。理由は2つあります。1つは、タイムゾーンが東西に幅を持っているためです。同じ標準時を使っていても、東の端と西の端では太陽の位置が変わります。もう1つは均時差と呼ばれるずれで、地球の公転軌道がわずかに楕円であることと、地軸が傾いていることの2つが重なって生じます。この均時差は年間で最大16分ほどにもなり、2月と11月ごろに大きくなります。

方角を知る

南中の瞬間に太陽が見える方向が真南（南半球では真北）です。棒を立てて影がもっとも短くなる向きを見れば、方位磁針がなくても方角がわかります。方位磁針が指す北は磁北で、真北とは場所によってずれるため、正確さを求める場面ではこちらが使われます。

日射が強い時間帯を知る

気温がもっとも高くなるのは南中の2〜3時間後ですが、日射そのものと紫外線が最も強いのは南中の前後です。屋外での日焼け対策や熱中症対策を考えるときの基準になります。

日時計を読む

日時計が指すのは視太陽時で、腕時計の時刻とは経度のずれと均時差のぶん食い違います。南中時刻がわかれば、その差を補正して読み替えられます。

南中高度とは

南中したときに、太陽が地平線から何度の高さにあるかを表した角度です。90度なら真上（天頂）、0度なら地平線上ということになります。緯度と、その日の太陽の位置（赤緯）だけで決まります。

同じ場所でも、夏至と冬至では南中高度が約47度も変わります。これは地軸の傾き23.4度のちょうど2倍です。夏に暑く冬に寒いのは、気温の差そのものよりも、この太陽の高さの違いによって同じ面積が受け取る日射量が変わることが大きく効いています。

影の長さを求める

影の長さは「物の高さ ÷ tan（南中高度）」で計算できます。たとえば南中高度が30度なら、高さの約1.7倍の影が伸びます。建物どうしの日当たりや、庭木の配置を考えるときの目安になります。

庇（ひさし）や窓の設計

夏の高い日射は遮り、冬の低い日射は取り込みたい、という設計をするときに、夏至と冬至の南中高度が直接の設計値になります。

太陽光パネルの傾き

パネルを太陽に正対させるほど発電量が増えるため、設置角度の検討に使われます。年間を通した発電量を重視するか、冬の発電量を重視するかで最適な角度が変わります。

白夜とは

夏に夜になっても空が明るいままの現象を白夜と呼びます。厳密な意味では「太陽が一日中沈まない」ことを指し、それが起きるのは北極圏・南極圏（緯度およそ66.6度以上）です。

ただし、日常で白夜と呼ばれている状態はもう少し広い範囲で起こります。太陽が沈んでも地平線のすぐ下までしか下がらなければ、薄明が朝まで途切れず、空は暗くなりません。当サイトが収録している都市でもっとも高緯度なのはレイキャビク（北緯64.1度）で、ここでは太陽自体は沈みますが、夏至のころは市民薄明が一晩中続きます。つまり一晩中、屋外で新聞が読める明るさが保たれるということです。

この表の薄明の欄に「一晩中続く」と出ている場合、その都市はその時期に空が完全な暗さにならないことを意味します。逆にいえば、その期間は星がほとんど見えません。北欧やアラスカで夏に天体観測ができないのはこのためです。