小山市の自学塾Activeです。
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2022栃木県立入試問題理科の大問7です。
この単元はソーラーパネルで地学分野ですね。
2022の理科で最も難しかったと思います。
では、見ていきましょう。
1.地球の自転による太陽のみかけの動き
日周運動ですね。一問一答なので、しっかり答えたいです。
似たような言葉で、年周運動があります。
2.影の先端の動き
棒の影の先端を1時間ごとにプロットして、それをなめらかに引きましょうという問題です。
中学受験ではよく学習する単元なのですが、高校受験だとあまり取り扱う印象はありませんでした。この機会に学習しましょう。
①影の長さが変わらない（真横になる）
真東から出て真西に沈むので、中心からの太陽の距離は変わらないですよね。
なので、影の長さも変わりません。
②影が短くなる（逆Uの字みたいになる）
夏至です。
太陽が高い位置にいるので、影が短くなるんだなーくらいでOKです。
③影が長くなる。（Uの字みたいになる）
冬至です。
冬って、影が長くなりがちです。
太陽が低い位置にいるからですね。
影がどちらに動くの？という問題ですが
太陽は東から昇って西に沈みますね。
東から昇ってきた太陽によって棒が照らされた場合、影は太陽の反対方向にできます。
また、太陽が西に沈もうとしている時も、その時の影は太陽の反対側ですね。
よって、太陽が動いている方向とは逆に影ができます（解答はＱ）。
冬至の時の影は、長くなるんでしたね。
よって、解答はＳです。
3.棒の長さと影の長さが同じになるときは？
若干数学チックな知識が入ります。
まず、棒の長さと影の長さが同じ、ということは
45°・45°・90°の直角二等辺三角形になるということ。
そして、そのためには南中高度が45°になればよい、ということです。
ここで、南中高度の計算方法をおさらいします。
緯度がαのとき、
南中高度＝90°－緯度α
②夏至
南中高度＝90°＋23.4°－緯度α
③冬至
南中高度＝90°－23.4°－緯度α
現在の緯度αはα＝37°です。
夏至＝90°＋23.4°－37°＝76.4°
冬至＝90°－23.4°－37°＝29.6°
まとめると
・・・→ 春分→ 夏至 → 秋分 → 冬至 → 春分→・・・
・・・→ 53° → 76.4° → 53° → 29.6° → 53°→・・・
となります。
ここで、45°を通過するのは・・・
の2回ですね。
よって、冬至が含まれているものを選べば正解になります。
4.発電効率を最大にするためには？
①Ｘ地点の南中高度は、
90°－37°＝53°
です。秋分の日でしたね。
ソーラーパネルの発電効率を最大にするためには、ソーラーパネルに対して垂直に光を当てなければいけません。
つまり、90°です。
現在の南中高度は①より53°で、問題文で15°傾けたので実質南中高度は68°になっています。
でも、まだ90°には足りていませんね。
22°さらに傾ければ、ソーラーパネルに垂直に光が当たるようになります。
今回の大問7は若干難しいと思いました。
難しいというよりは、生徒が戸惑うといった方が良いかもしれません。
ですが、このような問題を実は中学受験組は小6の時に学習している可能性があります。
そんな中学受験組と大学受験で少ない席を争うとなると、公立組はより一層努力しないといけないというのも確かですね。
高校合格は、大学受験のスタートでもあります。
合格後も努力し続けるといいですね。
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