地球の公転速度や周期は？秒速やマッハ・時速は？距離は？季節・一年では？【自転も】

地球の公転速度について正確に答えられるでしょうか。私たちは太陽の周りを猛スピードで移動しているにもかかわらず、その動きを全く感じることはありません。

地球の公転速度は秒速約29.8キロメートル、時速に換算すると約10万7000キロメートルという驚異的な速さです。この記事では、地球の公転速度を様々な単位で表現し、公転周期や公転距離、さらには季節との関係についても詳しく解説していきます。

秒速、時速、マッハでの表現、1年間で移動する距離、自転速度との比較まで、地球の公転に関する包括的な情報をお伝えします。

地球の公転速度の基本

それではまず、地球の公転速度を様々な単位で正確に表現する方法について解説していきます。

秒速・時速・マッハでの表現

地球が太陽の周りを回る速度、つまり公転速度は秒速約29.8キロメートルです。より正確には29.783キロメートル毎秒とされています。

この速度を時速に換算すると、約10万7218キロメートル毎時となります。約10万7000キロメートル毎時、つまり時速約11万キロメートルと覚えておくと分かりやすいでしょう。

マッハで表すと、マッハ1が時速約1225キロメートル（音速）ですから、地球の公転速度はマッハ約87.5という計算になります。音速の約88倍という猛スピードです。

この速度がどれほど速いか、身近なものと比較してみましょう。新幹線の最高速度が時速320キロメートル程度ですから、地球の公転速度はその約335倍です。ジェット旅客機の巡航速度が時速約900キロメートルですから、その約119倍という計算になります。

地球の自転速度は赤道上で時速約1670キロメートルですから、公転速度は自転速度の約64倍です。私たちは自転による移動と公転による移動を同時に経験しているのです。

公転速度が一定ではない理由

実は、地球の公転速度は常に一定ではありません。地球の軌道は完全な円ではなく、わずかに楕円形をしているため、太陽からの距離によって速度が変化するのです。

ケプラーの第二法則（面積速度一定の法則）により、太陽に近いときは速く、遠いときは遅く移動します。地球が太陽に最も近づく「近日点」では速度が最大となり、秒速約30.3キロメートルに達します。

逆に、太陽から最も遠ざかる「遠日点」では速度が最小となり、秒速約29.3キロメートルまで遅くなります。その差は約1キロメートル毎秒、時速に換算すると約3600キロメートルです。

位置	時期	太陽との距離	公転速度
近日点	1月初旬	約1億4710万km	秒速約30.3km
平均	–	約1億5000万km	秒速約29.8km
遠日点	7月初旬	約1億5210万km	秒速約29.3km

興味深いことに、北半球の冬（1月頃）に地球は太陽に最も近づき、夏（7月頃）に最も遠ざかります。季節は太陽との距離ではなく、地軸の傾きによって決まるのです。

他の惑星との比較

太陽系の惑星は、太陽からの距離によって公転速度が異なります。一般的に、太陽に近い惑星ほど速く、遠い惑星ほど遅く公転します。

水星は太陽に最も近く、秒速約48キロメートルという高速で公転しています。金星は秒速約35キロメートル、地球は秒速約30キロメートルです。

火星は秒速約24キロメートル、木星は秒速約13キロメートル、最も遠い海王星は秒速約5キロメートルという遅い速度で公転しています。地球の公転速度は太陽系の中では中程度の速さと言えるでしょう。

地球の公転周期と距離

続いては、地球が太陽を一周するのにかかる時間と、その間に移動する距離について確認していきます。

1年という公転周期

地球が太陽の周りを1周するのにかかる時間、つまり公転周期は約365.25日です。これが私たちが使っている「1年」という時間の単位の基準となっています。

より正確には、地球の公転周期は365.2422日です。365日と約6時間という計算になります。この約6時間のずれを調整するために、4年に1度「うるう年」を設けて2月29日を追加しているのです。

ただし、4年に1度だけでは完全には調整できないため、さらに細かいルールがあります。西暦が100で割り切れる年はうるう年にしない、ただし400で割り切れる年はうるう年にする、というルールです。

公転周期には「恒星年」と「太陽年」という2つの定義があります。恒星年は恒星を基準として地球が360度公転する時間で、約365.2564日です。太陽年は春分点を基準とした周期で、約365.2422日となります。

私たちが使っている暦は太陽年に基づいており、これにより季節が毎年ほぼ同じ時期に訪れるようになっています。

1年間で移動する距離

地球が1年間に太陽の周りを一周する距離、つまり公転軌道の全長はどのくらいでしょうか。

地球の公転軌道の半径は約1億5000万キロメートル（1天文単位）です。軌道が完全な円だとすると、円周の公式「2πr」で計算できます。2×π×1億5000万≒約9億4000万キロメートルという計算になります。

より正確には、地球の軌道は楕円形であり、その周長は約9億4000万キロメートル（正確には約9億3960万キロメートル）とされています。

期間	移動距離
1秒	約29.8km
1分	約1788km
1時間	約107,218km
1日	約257万km
1ヶ月	約7830万km
1年	約9億4000万km

1日で約257万キロメートル、1ヶ月で約7830万キロメートル、1年で約9億4000万キロメートルも移動しているのです。地球一周が約4万キロメートルですから、1年間の公転距離は地球約2万3500周分に相当します。

この膨大な距離を、私たちは全く感じることなく移動しているのです。等速で運動している限り、その変化を感じることができないという慣性の法則の結果でしょう。

公転軌道の形状

地球の公転軌道は楕円形ですが、その楕円の度合いを示す「離心率」は約0.0167と非常に小さく、ほぼ円形に近い楕円です。

近日点と遠日点の距離の差は約500万キロメートルであり、平均距離の約3パーセントにしかなりません。肉眼で見ても円とほとんど区別がつかないほど、円に近い軌道なのです。

この低い離心率のおかげで、地球が受け取る太陽エネルギーの変動が小さく、気候が比較的安定しています。もし離心率が大きければ、太陽との距離の変化により気候が大きく変動し、生命にとって厳しい環境になっていたでしょう。

公転と季節の関係

次に、地球の公転が季節の変化とどのように関係しているのかを見ていきましょう。

季節が生まれる仕組み

多くの人が誤解していますが、季節の変化は太陽との距離の変化によるものではありません。実際、北半球の冬（1月頃）に地球は太陽に最も近づいています。

季節が生まれる本当の理由は、地球の自転軸が公転面に対して約23.4度傾いていることです。この傾きにより、太陽光が地表に当たる角度が季節によって変化し、受け取るエネルギー量が変わるのです。

夏至の頃、北半球では太陽光がより垂直に近い角度で地表に当たり、日照時間も長くなります。そのため気温が上昇し、夏となります。冬至の頃は太陽光が斜めに当たり、日照時間も短くなるため、気温が下がり冬となるのです。

四季と公転位置の関係

地球が公転軌道上のどの位置にあるかによって、季節が決まります。北半球を基準として説明しましょう。

春分（3月20日頃）は、地球の自転軸が太陽に対して垂直になる位置です。このとき、昼と夜の長さがほぼ等しくなります。

夏至（6月21日頃）は、北半球が太陽側に最も傾く位置です。このとき、北半球では1年で最も昼が長く、太陽高度も最も高くなります。

秋分（9月23日頃）は、再び自転軸が太陽に対して垂直になり、昼と夜の長さがほぼ等しくなります。

冬至（12月22日頃）は、北半球が太陽と反対側に最も傾く位置です。このとき、北半球では1年で最も昼が短く、太陽高度も最も低くなります。

南半球と北半球の季節の違い

地球の傾きにより、南半球と北半球では季節が逆になります。北半球が夏のとき、南半球は冬です。

北半球の夏至（6月21日頃）は、南半球では冬至となります。逆に北半球の冬至（12月22日頃）は、南半球では夏至です。

時期	北半球	南半球	太陽との距離
1月初旬	冬	夏	近日点（最も近い）
3月下旬	春分	秋分	–
6月下旬	夏至（夏）	冬至（冬）	–
7月初旬	夏	冬	遠日点（最も遠い）
9月下旬	秋分	春分	–
12月下旬	冬至（冬）	夏至（夏）	–

興味深いことに、南半球の夏は太陽に近い時期（近日点）に当たり、冬は遠い時期（遠日点）に当たります。そのため、南半球の夏は北半球の夏よりわずかに暑く、冬はわずかに寒くなる傾向があります。

ただし、この影響は小さく、季節を決定する主要因は地軸の傾きです。太陽との距離の変化は、季節に対してわずかな修正効果しか持ちません。

公転速度を感じない理由

最後に、なぜ私たちは時速10万キロメートルを超える公転速度を感じないのかを見ていきます。

慣性の法則による説明

地球が秒速約30キロメートルという猛スピードで太陽の周りを回っているにもかかわらず、私たちがその動きを感じない理由は、慣性の法則によるものです。

地球とともに公転している私たちの体や周囲のすべての物体が、同じ速度で移動しているため、相対的な速度差が生じません。電車の中で等速直線運動をしているときと同じ原理です。

公転軌道は巨大な円（半径約1億5000万キロメートル）であり、曲率が極めて小さいため、ほぼ直線運動に近い状態です。そのため、向心加速度も非常に小さく、体感できないのです。

加速度の計算

地球の公転による向心加速度（中心に向かう加速度）は、計算すると約0.006メートル毎秒毎秒です。これは地球の重力加速度（約9.8メートル毎秒毎秒）のわずか0.06パーセントにしかなりません。

この極めて小さな加速度は、私たちの体重を約0.06パーセント軽くする程度の効果しかありません。体重60キログラムの人でも、わずか36グラム程度の変化であり、全く感じられないレベルです。

また、公転速度はほぼ一定であり、急激な加速や減速がありません。変化がないため、私たちは公転を感じることができないのです。

自転と公転の同時体験

実際には、私たちは地球の自転による移動と公転による移動を同時に体験しています。赤道上では自転速度が時速約1670キロメートル、公転速度が時速約10万7000キロメートルです。

これらの速度は合成されますが、方向が異なるため単純な足し算にはなりません。地球上の各地点は、自転による円運動と公転による円運動を同時に行っているのです。

運動	速度	周期
自転（赤道）	時速約1670km	24時間
公転	時速約107,000km	365.25日
太陽系の運動	時速約72万km	約2億2500万年
銀河系の運動	時速約200万km	–

さらに、太陽系全体が銀河系の中心の周りを時速約72万キロメートルで公転し、銀河系自体も時速約200万キロメートルで宇宙空間を移動しています。私たちは実に複雑で多層的な運動をしているのですが、すべてが等速運動であるため、何も感じないのです。

まとめ

地球の公転速度は秒速約29.8キロメートル、時速約10万7000キロメートル、マッハ約87.5という驚異的な速さです。この速度は自転速度の約64倍、新幹線の約335倍に相当します。

地球の公転周期は約365.25日であり、これが1年という時間単位の基準です。1年間で地球が移動する距離は約9億4000万キロメートル、地球一周の約2万3500倍に相当します。

季節の変化は太陽との距離ではなく、地球の自転軸が約23.4度傾いていることによって生じます。北半球の夏は太陽から遠い時期、冬は近い時期ですが、地軸の傾きの影響の方がはるかに大きいのです。

私たちが公転速度を感じないのは、慣性の法則により等速運動では変化を感じられないためです。公転による向心加速度は重力の約0.06パーセントと極めて小さく、体感できません。地球は猛スピードで太陽の周りを回っていますが、その動きを感じることなく、私たちは日常生活を送っているのです。