2024年12月11日記事では高高度の満月を扱いました。いつも拙ブログをピックアップしてくださる天リフ・山口編集長さんが12月17日配信中に「高高度の皆既月食を見てみたい」とぼそっと放った一言がとても面白い着眼点と思ったので、深入りしてみました。

近年の皆既月食で高高度だったのは、配信中にも「たつまる」さんがチャットコメントしてた2018年1月31日のもの（上画像）。このとき皆既最大時刻（1月31日22:30ごろ）は南中の1.5-2時間前、月の赤経が夏至点と秋分点の間あたりでした。月食が日本の高い空に見えるには「月食最大時が南中に近い」かつ「月が夏至点付近にいる」場合が理想と言えそうです。夏至点とは黄道上のおうし座とふたご座の境界あたり（M1とM35の間あたり）にあって、ここに太陽が来れば夏至になる位置。太陽だけでなく、月や惑星に置き換えれば北半球で南中高度が高くなるのです（※天頂より北を通過しない北緯に限る）。ちょうど今の木星や二ヶ月前の火星がそうですね。冬の悪シーイングも最小限で済むといったメリットは大きいですよ。

月がどれくらいの頻度／周期で高高度になるのか考えてみましょう。このような考察で問題になるのは、独立した条件が二つ以上重なること。例えば「最高高度」かつ「満月期」と言ったことです。「高度が高くなる」と「満月期を迎える」は互いに独立した周期なので、いわば速度の違う長針と短針がいつ交わるか探すような話になります。

月が黄道の特定位置…例えば夏至点に最接近するのはひと月内に必ず一回あって、その周期を「1恒星月（約27.32166155日）」と呼びます。いわゆる月の公転周期ですね。対して満月になる周期はおなじみ「1朔望月（約29.53058886日）」。両者は2日あまり違うので、ある満月がぴったり夏至点にあっても、次の満月は2日ぶん夏至点から遠くなってしまうでしょう。違う周期を同時に満たすケースを拾うのは面倒なのです。ここには答えを書きませんから、時間がある方は面倒さを味わいながら解き明かしてみてください。

月食の話をする前にもう一度「高高度満月」を正確に捉えてみましょう。私たちが地上から天体の運動を考えるときは赤道儀と同じように赤道座標系を使うほうが便利です。いっぽう、月や惑星は黄道に近いところを動くため、地球軌道面の延長である黄道座標系を使うと便利。このため、両者の関係性を知る必要がありますね。

小難しく言うと、天球の赤道と黄道が交差する位置が春分点・秋分点というふたつの分点（交点）、それぞれから黄道に沿って90°離れた位置が夏至点・冬至点というふたつの至点。この四つの点は互いの位置関係を決める要になります。天体の赤緯と観測位置の緯度が決まれば南中時の最高高度は一意に決まるけれど、黄道から離れずに分布する月や惑星は四つの点を行き交って赤緯を変えてしまいます。だから分点至点を基準にふたつの座標系のずれを把握することが大事なんです。

高高度満月を考えるときも「月が夏至点付近にいる」条件は必須に思えます。ところが事態はかなり複雑。天球上で月の通り道を表す白道が黄道に対してずれているからです。黄道に対し白道は約5.1°傾斜しているので、前述の赤道・黄道の関係と同じように交点と至点を考えることができます。地球から見た太陽の交点至点と区別するため、ここでは「月の交点・至点」あるいは「白道の分点・至点」などと言うことにしましょう。右上に模式図を掲載します。ふつう地球と太陽の関係を示すのにこんな天動説みたいな図は描きませんが、月軌道との類似性を表現するため敢えてこうしました。

白道の夏至点は黄道面に対して白道が最も北に離れる点ということ。従って、もし月の夏至点と太陽の夏至点が重なることがあれば、赤道座標からのズレは黄道のズレに白道のズレが加算され、「そこを通る月は夏の太陽より高く見える」ことになるでしょう。ただしその時に満月とは限りません。満月が夏至点にいるためには、反対位置…つまり冬至点に太陽がいなければならないため「もしふたつの夏至点が重なる年の冬至ごろに満月になったら高い空を通る」ことになります。でもそれが実現する周期となると「太陽と月の夏至点方向が重なる」「月が夏至点近傍」「そのとき満月になる」という三条件の成立が必要。数が増えてしまったよ…。

事態を混乱させているのは月軌道が固定されてないこと。ゆっくりですが、月の交点至点は黄道に対してずれてしまうし、軌道面内でも近地点方向が刻々と変わってしまうんです。「もし月の夏至点と太陽の夏至点が重なることがあれば…」と書いたけれど、実は滅多に重なりません。交点のずれが元の位置に戻るのに約18.6年もかかりますから、「最高高度の満月」の実現はこの周期が支配的になってしまいます。ここまでの苦労はいったい…。

気を取り直して、いよいよ高高度月食を考えてみましょう。月食の時は太陽・地球・月が概ね一直線に並びます。前出の座標系図に照らし合わせると「月黄緯がゼロ付近でなければ月食が起きない」ことが分かります。白道が黄道から離れた位置で満月になっても太陽・地球・月は一直線になりませんよね。つまり、月食は白道の春分点（昇交点）か秋分点（降交点）で満月になる必要があるのです。これは日食も同じ。簡潔に言うと、日食も月食も黄道近辺でしか起こりません。

もし白道交点の方向がいつまでも変わらなければ毎年決まった時期に日食や月食が起こることになりますが、前述した通り白道は刻々と向きを変えます。なので、日食や月食はまんべんなく年間にばらけます。実際の周期性は図化したほうが分かりやすいかも知れません。左図は月の黄緯変化に注目したグラフ（赤線）。2020年からの2年間です。このグラフに追加して、満月瞬時（赤丸）、月の二至二分点瞬時（青丸）、地球の二至二分（緑丸）、および発生した5回の月食（灰色楕円点線）を描きました。

満月から次の満月までが1朔望月、春分から次の春分が（地球の）1年…という具合に、こんなグラフにも様々な周期が潜んでいます。また、黄道ゼロラインに沿って白道の昇交点・降交点が並んでますね。高高度満月を考えるときは白道の夏至点近くで満月になるケースを探しましたが、月食の場合は前述した通り必ず交点近くで起きるのでした。グラフ内の5回の月食もすべてそうなっています。

高高度月食はこれらの条件を満たしつつ、更に地球が冬至の時期である必要があります。月食時の月黄緯がゼロ付近と決まってるため、月食高度に白道のズレが加算される余地はありません。かくして「月食最大時が南中に近い」かつ「夏至点付近にいる満月」という最初に予想した通りの条件が必要だと確認できました。頭の中だけで頻度や周期を導くのも骨が折れますから、高高度月食に関しては記事下表に数値計算結果を掲載しておきます。表を見ると二つの条件を満たす月食は少なく、10月から3月まで分布が広がってますね。もはや黄緯が大きいアドバンテージは薄いようです。近い将来では2029年の年明けすぐに始まる皆既月食が高高度スタート。皆既最大で天頂に見える訳ではないけれど、石垣島では欠け始まりから40分足らずでほぼ天頂という好条件です。今すぐ旅行会社に予約を。

なお、面白いことを考える人がいるもので、223朔望月≒242交点月が成り立つことが古くから知られていました。これは6585.3212日≒18年11日に相当し、この周期を経て起きた日食／月食は欠け方や食分、継続時間などがとても良く似た状況を生みます。サロス周期と呼ばれるものです。「日付が同じ日に同じ形の月が見える」性質を持つ19太陽年≒235朔望月（メトン周期）も広く知られてますね。一見すると平々凡々に過ぎる日常から、自然界に折り重なった見えざる周期を見いだす探求心は人間が持つ宝と言えましょう。