子供に教える「うるう年」!なぜ必要?もしなかったら?計算でわかったルールの意味とは?

うるう年のルールはみなさんすでにご存知かもしれませんが、次のようになっています。

■うるう年ルール

1.西暦が4で割り切れる年はうるう年
2.西暦が100で割り切れる年はうるう年ではない
3.西暦が400で割り切れる年はうるう年

でも、なんでこんなルールになるのか分かりますでしょうか?

そこには、「地球」と「カレンダー」の抜きつ抜かれつのデッドヒートがありました。

この記事では、「地球」と「カレンダー」の時間の進み具合を計算してみて、「うるう年のルールはなぜそうなったのか」を考えてみました。

おそらく小学生が読んでも理解できるくらいの内容にはなっていると思います。

なかなかうるう年をわかりやすく計算している記事はないので、この記事はお役に立てると思いますよ♪

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それでは、これから「うるう年がなぜ上のようなルールになっているのか」を時間を計算しながら考えてみましょう。

※「速い」とかいう表現は、分かりやすく表現するために使用していますので、使い方が間違っていても見逃してやってください。

0.もしも「うるう年」がなかったら

地球が太陽を1周する(1年になる)時間は、365日5時間48分46秒

対し、「うるう年じゃない年(平年)」のカレンダーが(1年になる)時間は365日ちょうど

つまり、(1年になる)速さは、5時間48分46秒、カレンダーの方が速いんです。

うるう年がなかったら、毎年カレンダーが地球との時間の差を広げていきます。

その結果、毎年5時間48分46秒ずつ、カレンダーが進むのが速くなります。

1.「4年に1度、1日付け足す」ルールを加える

なので4年に1度、カレンダーが(1年になる)速さを366日にして地球を待ってあげるルールを加えます。

4年間でカレンダーが地球より速くなる時間は、

5時間48分46秒 ✕ 4(年) =  23時間15分4秒

対し、カレンダーにつけるハンデは1日(23時間56分4秒)です。

実は、1日というのは24時間きっかりではなく、上のような中途半端な時間になっています。

4年に1度、カレンダーに1日のハンデを付けたときのカレンダーと地球の時間の差は、

(4年間での時間の差)23時間15分4秒 - (カレンダーに付けるハンデ)23時間56分4秒 = -41分

これは、ハンデをつけたことで、逆に41分地球の方がリードすることを意味しています。

このことから、ルール1の適用で、4年毎に41分、地球が差を広げていくことになります。

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2.「100年に1度、1日付け足さない」ルールを加える

もしも100年の間、4年に1度、41分ずつ地球がリードしていったら、地球が差を広げる時間は、

41分 ✕ (100年 ÷ 4) = 1025分 =  17時間5分

このままでは地球が時間の差を広げる一方なので、2つ目のルールとして100年に1度、「うるう日」として1日付け足すのをやめることにしたんですね。

1日付け足すのをやめたことによって、カレンダーは23時間56分4秒分の距離を一気にワープすることができます。

あるはずの日を、なかったことにできるんです。

■ワープ前
(地球)    ---------------->(17時間5分の差)
(カレンダー) -------------->

■ワープ後
(地球)    ---------------->
(カレンダー) --------------(23時間15分4秒ワープ)--->

このワープによって、地球とカレンダーの時間の差は、

(100年間での時間の差)17時間5分0秒 - (1日ワープして得した時間)23時間56分4秒 = -6時間51分4秒

また逆転して、カレンダーが6時間51分4秒リードしました。

ルール2の適用で、100年毎にカレンダーが6時間51分4秒、時間の差を広げていくことになります。

3.「400年に1度、1日付け足す」ルールを加える

今まで100年にわたって「地球」と「カレンダー」のデッドヒートが繰り広げられてきました。

ここまでは、100年に1度、カレンダーが6時間51分4秒、時間の差を広げる内容となっています。

このままだとカレンダーのリードも広がる一方なので、ハンデとして、400年目にまたカレンダーに1日(23時間56分4秒)加えることで差を縮めます。

カレンダーの400年分のリードは、

(カレンダーが100年毎にリードする時間)6時間51分4秒 ✕ 4 = 27時間24分16秒

これを、1日分のハンデを加えて差を縮めようとすると、カレンダーと地球の時間の差は、

(400年間での時間の差)27時間24分16秒 - (1日分のハンデ)23時間56分4秒 = 3時間28分12秒

ルール3を適用した結果、カレンダーがリードする事実は変わりませんが、400年目に1日加えたことで、カレンダーと地球との差はぐっと縮まりました。

差はずいぶんと縮まりはしましたが、結局、ルール3を適用しても、カレンダーが400年毎に、3時間28分12秒、時間の差を広げるという結果になりました。

およそ3000年で1日カレンダーが先に進むくらいの誤差ですね。

さいごに

管理人が知っているうるう年のルールは上の3つだけなので、計算はここまでですね。

結局、きっちり誤差をなくすことはできませんでした。

でも、一度うるう年を心行くまで計算したいと思っていましたので、管理人的には満足です。

ただ、管理人は天文学の知識はないので、こまかいルールなどはわかりません。

この計算は、「うるう年のルール」と「1日の時間」と「地球の公転の速さ」で計算してみたものです。

なので、こまかい数字などは違うと思います。厳密な数字はご容赦くださいね。

でも、「うるう年に、なぜそんなルールがあるのか?」をわかりやすく説明することには成功したと思っています。

この記事がお役に立てたなら幸いです。

それでは。

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