HELIOCENTRISM / 天体運動の説明
天動説から地動説へ
地球を中心に描いた図と、太陽を中心に描いた図。観測から何が分かったのだろう。
30秒でわかる答え
地球中心の歴史的な宇宙モデルにも、実際の観測を説明する工夫がありました。その後、金星の満ち欠けや木星の衛星、精密な惑星の位置の測定が、惑星が太陽のまわりを回るという考えを強く支えました。
- 1543年
- 地動説の著書コペルニクスが体系を出版
- 1609年
- 楕円軌道の法則ケプラーの第一・第二法則
- 1610年
- 望遠鏡で金星を観測満ち欠けのすべての段階が見えることは、古典的なプトレマイオスの体系と合わない
ILLUSTRATED JOURNEY
3枚で分かる「説明の変化」
図は歴史的なモデルの細かな周転円などを省き、違いだけを描いています。
地球中心か、太陽中心か
昔の天動説のモデルは、地球を中心にして惑星の見かけの動きを計算しました。地動説のモデルでは、地球も惑星の一つとして太陽のまわりを公転します。
中心に描いた座標だけで、物理的な仕組みが決まるわけではない。
金星の形が教えたこと
金星は細い三日月形から丸に近い形まで見えます。この変化は、「金星はいつも地球と太陽の間にある」とする古典的なプトレマイオスの体系には合いません。
金星の満ち欠けだけでは、ティコの折衷体系（地球は静止し、太陽が地球のまわりを、ほかの惑星が太陽のまわりを回る）は否定できない。
惑星は楕円を描く
ケプラーは観測資料をもとに、惑星が太陽を一つの焦点とする楕円軌道を動くと説明しました。
太陽は楕円の中心でなく焦点に置かれる。
TOUCH AND DISCOVER
同じ天体を「地球から」と「太陽から」見る
中心の切り替えと日数のスライダーを操作してください。座標の中心を移しても、天体どうしの位置関係と金星の見える形は変わりません。
直線：金色＝太陽と金星、水色の点線＝地球と金星。軌跡（金＝太陽・青＝地球・桃＝金星）：点線は0〜365日、太線はそこまでに動いた道すじ。
MOVE THE DAYS
同じ動きを、別の中心から見る
- 地球と金星の距離（概算）
- 計算中
- 金星の光って見える割合（概算）
- 計算中
光の向きは固定した説明図右側が明るくなる向きで描いています。地球から見た実際の上下・左右や、望遠鏡で見える大きさは再現していません。
中心を切り替えても、光って見える割合は変わりません。金星の満ち欠けのすべての段階が見えることだけでは、ティコの折衷体系は否定できません。
LEARN AT YOUR LEVEL
宇宙のふしぎを、もう少し。
入門から少し専門的な話題まで。4つの段階で、知っておきたいポイントを短く紹介します。
地動説は地球も動くという考え
地球の地面にいると太陽が動くように見えます。でも、見え方だけではどちらが回っているか決められません。
- 地球は自転し、太陽のまわりを公転する。
- 昔の研究者は、当時の観測を説明しようとしてモデルをつくった。
望遠鏡で見えてきた違い
ガリレオは金星の満ち欠けや木星の衛星を観測しました。
- 木星にも周囲を回る衛星があり、すべてが地球のまわりだけを回るわけではない。
- 金星は、太陽のまわりを回っていることを示す満ち欠けを見せる。
- ケプラーは精密な観測をもとに、惑星の軌道を楕円で表した。
観測が否定したのはどのモデル？
金星の満ち欠けのすべての段階（全位相）は、古典的なプトレマイオスの体系とは合いません。ただし、地動説だけでなく、地球を静止させたまま金星が太陽のまわりを回るとするティコの折衷体系とも矛盾しません。
- 観測だけでは、同じ現象を説明できるモデルが複数残る場合がある。
- 物理法則・力学的整合性・恒星年周視差など、より幅広い証拠を合わせて判断する。
- 実際の惑星軌道の形と運動はケプラーの法則・ニュートンの力学で近似される。
専門地球中心座標は「昔の天動説」と別物
座標の原点を地球に移しただけでは、太陽・地球・金星の相対的な距離や位相角は変わりません。物理的な宇宙のモデルと、座標の選び方の便利さは別の問題です。
相対位置: r地心 = r日心 − r地球 ／ 輝面比: f = (1 + cos α) / 2
- 太陽中心での位置を r日心、地球の位置を r地球 とすると、地球中心での位置は r日心 − r地球 になる。
- 金星の位相角 α は、金星から見た太陽の方向と地球の方向のなす角。輝面比（照らされて見える部分の割合）は (1+cos α)/2。
- 円軌道のモデルは現象の整理には便利だが、天体の位置を精密に計算するときは、実際の軌道、惑星どうしの摂動、時刻系を考慮する。
描画の座標の切り替えは、歴史上のプトレマイオスやティコのモデルを精密に復元したものではありません。
1 QUESTION CHECK
図のあとに、1問だけ
金星が細い形から丸に近い形まで変わる観測で、どんなことがいえる？
答えを1つ選んでください。
COMMON QUESTIONS
よくある誤解
地球中心座標で計算するのは間違い？
金星の満ち欠けだけで地動説が証明されたの？
ケプラーの楕円では太陽は真ん中？
科学的な前提と出典
このラボは、一つの太陽中心モデルの座標の表し方を切り替えるもので、歴史的な天動説と地動説を二者択一で比べるシミュレーションではありません。地球と金星は傾きのない同じ平面上の円軌道とし、日数は天文学上の概算の周期を使い、軌道の離心率は無視しています。金星の輝面比は球の照らされ方の幾何学的な近似で、望遠鏡で見える像の向きや大きさは再現していません。金星の満ち欠けのすべての段階は古典的なプトレマイオスの体系と合いませんが、ティコの折衷体系では説明できます。
資料確認日：2026-10-17