1. 天の川は、くもなの?
1. 雲のような白い帯は、星の集まりだった
1. 雲か、星か ── ガリレオの望遠鏡が見た天の川
天の川は、月の ない 夜に、くらい ところで 見える しろい おびです[3]。うすい くもの ように 見えます。
むかしの ギリシャの 学者 アリストテレスは、空気の うえの ほうで おきる ことだと 考えた そうです[4]。天の川は、ながい あいだ、なぞでした。
1610ねんの 3月、ガリレオは『星界の 報告』と いう 本を 出しました[2]。ぼうえんきょうを 天の川の どこに むけても、すぐに たくさんの 星が 見えて きた、と 書いて います[1]。天の川は くもでは なく、数え きれない 星の あつまりだったのです。
ひとつひとつの 星は くらくて、目では わけて 見えません。たくさん あつまると 光が とけあって、くもの ように 見えます。
えいごでは、天の川を「ミルキーウェイ」と いいます。「ミルクの みち」と いう いみです。ギリシャの むかしばなしで、女神の ミルクが 空に こぼれた ものと つたえられて います[4]。
昔の人にとって、天の川は正体のわからないものでした。古代ギリシャの哲学者アリストテレスは、地球の上の空気の高いところで起きる現象だと考えました。一方で、遠くの星の光だと考えた人たちもいて、その話もアリストテレスの著作を通じて伝わっています[4][5]。
決着をつけたのは望遠鏡です。ガリレオは1610年3月13日に出版した『星界の報告』で[2]、天の川は、数えきれない星が密に集まったものにほかならず、望遠鏡をどの領域に向けても、すぐに大量の星が目に入ると書きました。同じ本で、それまで「星雲」と呼ばれてきたものも、小さな星の群れだと述べています[1]。
星の1つ1つは暗く、目では分けて見えません。そのため、多くの星の光が溶け合って、雲のように見えます。
英語の「ミルキーウェイ」(Milky Way)は、ラテン語の「乳の道」と、ギリシャ語で乳を表す語に由来します。女神ヘラの乳が空にこぼれた、というギリシャ神話にもとづく名前だと伝えられます[4]。日本語の天の川は、七夕の話で織姫と彦星を分ける川として語られます。
望遠鏡で、1つ1つの星に分けられた天の川。では、その星たちは、空の中でなぜ帯の形に並んでいるのでしょうか。
天の川は、古くから謎だった。古代ギリシャのアリストテレスは、地球の上層の大気で起きる現象と考えた。一方で、遠くの星の光だと考えた人たちがいたことも、アリストテレスの著作を通じて伝わっている[4][5]。
決着をつけたのは望遠鏡だった。ガリレオは『星界の報告』(1610年3月13日)[2]で、天の川とは、数えきれない星が密に集まったものにほかならず、望遠鏡をどの領域に向けても、すぐに大量の星が目に入ると書いた。同じ本で、それまで星雲と呼ばれてきた天体も、小さな星が驚くほど密に並んだ群れだと述べている[1]。
肉眼で雲に見えるのは、1つ1つの星が暗く、目の分解能では分けられないほど近くに並んで見えるためだ。淡い光が溶け合って、雲のような帯になる。天の川は、月のない夜の暗い空で、肉眼で見える帯として定義される[3]。
英語のMilky Wayは、ラテン語のvia lacteaとギリシャ語のgalaxias(gala=乳)に由来し、女神ヘラの乳が空にこぼれたというギリシャ神話にもとづく、と伝えられる[4]。日本語では、七夕の話で織姫と彦星を分ける川として語られてきた。
望遠鏡は、天の川を1つ1つの星に分けた。では、その星たちは、なぜ空の中で帯の形に並んでいるのか。
2. どうして おびの ように 見えるの?
2. 帯に見えるのは、銀河の内側から見ているから
2. 帯に見える理由 ── 天の川銀河を内側から見ている
わたしたちの 太陽は、星が たくさん あつまった 大きな なかまの なかに あります。この なかまを 銀河と いいます。天の川を つくって いる 銀河なので、「天の川銀河」と よびます[7]。
この 銀河には、星が 1000億こ いじょう あると 考えられて います[4]。うすい おおきな おさらの ような かたちで、よこの ながさは、光で 10万ねん いじょう かかるほど です[6]。
わたしたちは、この おさらの なかに います。おさらの ひろがる ほうを 見ると、星が とおくまで ずらりと かさなって 見えます。おさらから はなれた ほうを 見ると、星は すこししか ありません。この ちがいが、空を ぐるりと まわる おびに なります[3]。
もりの なかに 立って、よこを 見る ところを 思いうかべて ください。木が かさなって、おくまで かべのように 見えます。上を 見ると、木の すきまから 空が 見えます。それに にて います。ただし ほんとうは、星と 星の あいだは、木と 木の あいだより ずっと、ずっと 広く あいて います。
太陽系は、天の川銀河(銀河系)の中にあります。天の川銀河は、恒星が1000億〜4000億個ほど集まった、円盤のような形の星の集団です[4][8]。円盤の直径は10万光年を超えます[6]。太陽系は、その中心から2万6000〜2万8000光年ほどのところ、円盤の面の近くにあります[7][8]。
円盤の中から円盤を見ると、どう見えるでしょうか。円盤の面に沿った方向では、はるか遠くまで星が重なって並びます。面から外れた方向には、星が少なくなります。この差が、空を1周する光の帯になります[3]。天の川は、北はカシオペヤ座のあたりから、南はみなみじゅうじ座のあたりまで、空の大きな範囲にまたがっています[8]。NASAも、円盤を横から見ているため、空に弧を描く淡い帯に見える、と説明しています[6]。
森の中に立つところを想像してください。水平に見わたすと、木が重なって奥まで壁のように見えますが、見上げると、木の間から空が見えます。それに近い見え方です。ただし本当は、星と星の間は、木と木の間よりずっと広くあいています。
天の川の中には、黒く抜けた部分もあります。星がない場所ではなく、暗黒星雲と呼ばれる、ちりを含んだ雲が、後ろの星の光をさえぎっています[3]。可視光で見通せるのは、数千光年の範囲です[3][7]。私たちが見ている天の川は、銀河全体ではなく、太陽系の近所にあたる一部です。
太陽系は、天の川銀河(銀河系)の中にある。天の川銀河は、恒星が1000億〜4000億個ほどと推定される円盤状の集団で[4][8]、円盤の直径は10万光年を超える[6]。太陽の位置は、銀河の中心から約8〜8.5kpc(およそ2万6000〜2万8000光年)で、円盤の面の近くにある[7][8]。
円盤の内側から円盤を見ると、円盤の面に沿った方向には、視線の先に星が長く連なる。面から外れた方向には、星が少ない。この差が、天球を1周する光の帯になる[3]。天の川の帯は、天の赤道より北のカシオペヤ座付近から、南のみなみじゅうじ座付近までに達する。これは、地球の軌道面が銀河面に対して大きく傾いていることの表れでもある[8]。NASAは、円盤をほぼ真横から見ているため、空を横切る淡い帯に見える、と説明している[6]。
森の中に立って水平に見わたすと、木が重なって奥まで壁のように見え、見上げると木の間から空が見える。この見え方に近い。ただし本当は、星と星の間は、木と木の間よりずっと広くあいている。
帯の中には、黒く抜けた部分がある。星がない場所ではなく、暗黒星雲(ちりを含む雲)が背後の星の光をさえぎっている影だ[3]。可視光の観測で見通せるのは、銀河面に沿って数千光年(およそ1万光年)までで[7]、肉眼の天の川も、銀河全体ではなく、太陽系の近所にあたる一部である。
3. 夏に 天の川が よく 見えるのは どうして?
3. 夏の天の川が濃いのは、夜の空が銀河の中心を向くから
3. 夏に目立つ理由 ── 夜側の空が向く方向は、1年で1周する
天の川は、一年じゅう 空に あります[5]。でも、夏の ほうが こく 見えます。おなじ 天の川でも、見る ほうこうに よって、明るさが ちがうのです。
天の川銀河の まんなか(中心)は、いてざの ほうこうに あります[9]。天の川は、いてざから さそりざの あたりが いちばん 明るく 見えます[3]。
夜の 空は、太陽と はんたいがわの 空です。地球は 1年で 太陽の まわりを 1しゅうします。だから、夜に むいて いる ほうこうも、1年かけて ぐるりと かわります。夏の 夜は、銀河の まんなかの ほうを むいて いるので、天の川が こく 見えます。
冬は はんたいです。太陽が いてざの ほうこうに あるので[10]、夜は 銀河の そとがわを むきます。星の かさなりが すくないので、天の川は うすく 見えます[5]。
天の川が 夏に こく なるのでは ありません。わたしたちの 夜の 空が、銀河の まんなかの ほうを むくのです。
天の川は一年中、空にあります。ただし、方向によって明るさがちがいます[5]。銀河の中心はいて座の方向にあり[9]、天の川は、いて座からさそり座のあたりでもっとも明るく見えます[3]。「夏の天の川は濃く、冬の天の川は薄い」といわれるのは、このためです[5]。
夜の空とは、太陽と反対の向きの空です。地球は1年かけて太陽を1周するので、夜に向いている方向も、1年かけて1周します。太陽は、おおむね12月中旬から1月中旬ごろ、いて座の方向にあります[10]。その半年後の夏の夜には、太陽の反対側にいて座が来て、夜の空は銀河の中心のほうを向きます。冬は反対に、夜の空が銀河の外側を向くので、視線の先の星が少なく、天の川は薄くなります[5]。
日本では、夏でも、いて座は南の空の低いところにしか上がりません[10]。銀河の中心そのものは、星間のちりにさえぎられて、目に見える光では見通せません[9]。
夏に天の川が濃くなるわけではなく、夜の空が向く先が変わるだけです。この「夜の向きが変わる」という仕組みが、次の星座の話にもつながります。
天の川は一年中天球上にあるが、方向によって明るさが異なる[5]。銀河中心はいて座の方向にあり[9]、帯はいて座からさそり座のあたりでもっとも明るい[3]。日本語の解説では、いて座方向の天の川が夏に見やすい位置に来るため、夏の天の川は濃く、冬の天の川は薄く見える、とされる[5]。
夜側の空とは、太陽と反対の向きの空である。地球は1年で太陽を1周するので、夜側が向く方向も1年で1周する。太陽はおおむね12月中旬〜1月中旬にいて座の方向にあり[10]、その半年後の夏の夜には、太陽の反対側にいて座が来る。夜側の空が銀河の中心方向を向くわけだ。冬はその逆で、夜側は銀河の外側を向き、視線上の星が少ないため天の川は薄くなる[5]。
ただし、日本から見たいて座は、夏でも南の低い空にしか上がらない[10]。しかも銀河中心は、星間ガスとちりに隠れて、可視光では見通せない[9]。最も濃い部分は、地平線に近い、空気の層を長く通る位置にあり、空気や地上の明かりの影響を受けやすい。
夏に天の川が濃くなるのではなく、夜側の空が向く先が変わる。これは、星座が季節で入れかわる理由と同じ仕組みだ。
4. 星ざは 季節で かわるの? 夏の 大三角は どこへ?
4. 星座の入れかわりと、夏の大三角のゆくえ
4. 星座の入れかわり ── 1日約4分のずれと、夏の大三角のゆくえ
星ざが 季節で かわるのは、地球が 太陽の まわりを 1年かけて まわって いるからです。太陽の ほうに ある 星ざは、ひるの 空に あって、夜には 見えません[13]。星は 消えたのでは なく、ひるの 空に かくれて います。
もう ひとつ。星は、まいにち 4分ずつ はやく おなじ ところに 来ます[12]。1しゅうかんで 30分、1か月で 2じかん、はんとしで 12じかんほど です。だから、おなじ 時間に 見る 星ざが、すこしずつ かわって いきます。
夏の 大三角は、ことざの ベガ、わしざの アルタイル、はくちょうざの デネブを むすんだ 大きな 三角形です[14]。春の あけがたに 東の 空に 見えはじめ、夏の 夜に よく 見えます[14]。秋には、まいにち 少しずつ はやく 西へ かたむいて いきます。冬の 夕がたには 西から 北西の 空に かたむいて いて、夜の うちに しずみます。
そして 春の あけがたに、また 東の 空へ もどって きます。夏の 大三角は どこかへ 行って しまうのでは なく、夜の 時間から ずれて、ひるの 空を 通って いる 間が あるのです。
星座が季節で入れかわるのは、地球が太陽のまわりを1年かけて回る(公転する)からです。太陽は、星座の間を黄道に沿って1年で1周します[11]。太陽の方向にある星座は昼の空にあるため、夜には見えません[13]。たとえば、おおむね12月中旬から1月中旬の太陽はいて座の方向にあります[10]。夏の天の川がいちばん濃い部分は、冬には昼の空にあるわけです。
もう1つ、時刻のずれがあります。星が空の同じ位置に来る時刻は、1日に約4分ずつ早くなります。恒星日(地球が星に対して1回転する時間)は23時間56分4秒ほどで、1日より約4分短いためです[12]。同じ時刻に見上げると、星は1週間で約30分ぶん、1か月で約2時間ぶん、半年で約12時間ぶん進んでいます。半年たつと、夜に見えていた星は、昼の空を通るようになります。
夏の大三角は、こと座のベガ、わし座のアルタイル、はくちょう座のデネブを結んだ三角形です[14]。春の明け方に見え始め、夏の夜に見ごろになります[14]。秋には、同じ時刻の位置が毎日少しずつ西へ進み、冬の夕方には西から北西の空に傾いて、夜のうちに沈みます。そして春の明け方に、また東の空へ戻ってきます。行き先が消えたのではなく、夜の時間からずれていっただけです。
星占いの星座(黄道十二星座)は、太陽が1年かけて通る道すじにある星座です[11]。占いの星座の日付は、今の実際の太陽の位置とずれていることが多いとされます[13]。
季節で見える星座が変わるのは、地球の公転による。太陽は星座の間を黄道に沿って1年で1周し[11]、太陽の方向にある星座は昼の空にあって、夜間の観測では見えない[13]。おおむね12月中旬〜1月中旬の太陽はいて座の方向にあるので[10]、夏の天の川のいちばん濃い部分は、冬には昼の空にある。
もう1つの要因は、恒星日である。恒星日は約23時間56分4秒で、太陽日より約4分短い。地球は自転しながら公転で軌道上を約1°進むため、太陽に対して元の向きに戻るには、360°を少し超えて回る必要がある[12]。そのため、星が南中する時刻は、毎日約4分ずつ早くなる。同じ時刻に見た空は、1週間で約28分、1か月で約2時間、半年で約12時間ぶん進む。半年後の同じ時刻には、夜に見えていた星は昼の空を通っていて、太陽の光にまぎれて見えない。
夏の大三角(こと座ベガ、わし座アルタイル、はくちょう座デネブ)[14]は、春の明け方に東の空に見え始め、夏の夜に見ごろを迎える、と紹介される[14]。秋には、毎日約4分ずつ早く西へ進み、冬の夕方には西〜北西の空に傾いて、夜の早いうちに沈む。東京で星の位置を計算すると、12月中旬の夜7時には3つとも空にあるが(ベガとアルタイルは高度が20°足らず)、夜9時ごろまでにこの2つが沈み、デネブも夜11時台に沈む。そして半年後の春の明け方、東の空に戻る。三角形は消えたのではなく、夜の時間から、昼の時間へとずれていった。
星占いの黄道十二星座は、太陽が1年かけて通る星座である[11]。占星術の日付と、今の太陽の実際の位置は、一致しないことが多い[13]。
5. 満月の 夜は、どうして 星が 少ないの?
5. 満月の夜に星が少ないのは、空が明るいから
5. 月明かり ── 星の光と、空の明るさの勝負
天の川を 見るなら、月の ない 夜が いいと いわれます[3]。月が 明るいと、星が 見えにくく なるからです。
満月は、星と くらべると とても 明るい ものです。いちばん 暗く 見える 星(6等星)と くらべると、およそ 3000万ばいも 明るいのです[15][16][29]。
月の 光が 空に ひろがって、空ぜんたいが うっすら 明るく なります。すると、暗い 星は、空の 明るさに まけて 見えなく なります。昼に 星が 見えないのも、おなじ わけです。空が 明るいのです。
新月は、月が 太陽と おなじ ほうこうに あって、夜の 空には いません。月が 空に いない 夜や 時間だと、星が よく 見えます。月が 夜の 空に いる 時間は、月の かたちで かわります。くわしくは月の 出の 記事に あります。
天の川は、月のない夜に見える帯です[3]。月明かりのある夜には、見えにくくなります。
その差は、数字にするとよくわかります。星の明るさは「等級」で表し、5等ちがうと明るさは100倍、1等ちがうと約2.5倍になります[16]。満月の等級は約−12.7等です[15]。暗い空でかろうじて見える星の目安は6等ほどなので[29]、その差は約18.7等。明るさにすると、約3000万倍になります。
月の光が空に広がって、空全体がうっすら明るくなると、暗い星は背景にまぎれて見えなくなります。星が見えるかどうかは、星の光と、背景の空の明るさとの勝負で決まります。昼に星が見えないのも、同じ理由です。
新月は、月が太陽と同じ方向にあって、夜の空にいません。細い三日月は、日没後まもなく沈みます。月が空にいない時間帯を選ぶと、天の川は見つけやすくなります。月が空にいる時刻が毎日ずれる理由は、月の出の記事で書きました。
天の川が見えるのは、月のない夜の暗い空だ[3]。満月の見かけの明るさは約−12.7等である[15]。等級は、5等の差が明るさ100倍(1等でおよそ2.5倍)にあたる[16]。肉眼で見える限界はおよそ6等とされるので[29]、その差は約18.7等で、明るさの比は100の(18.7÷5)乗、約3000万倍になる。
月明かりで空全体が明るくなると、暗い星は背景に埋もれて見えなくなる。星が見えるかどうかは、星の光の強さと、背景の空の明るさとの対比で決まる。昼の空で星が見えないのも、同じ理由だ。
新月は、月が太陽と同じ方向にあり、夜空にいない状態である。天の川を狙うなら、新月の前後のほか、細い月が沈んだあとや、月が昇る前の時間帯も使える。月の出の時刻が毎日ずれていく仕組みは、月の出の記事で扱った。
6. 町では 星が 少なく、山では たくさん 見えるのは どうして?
6. 街では星が少なく山では多いのはなぜか ── 光害
6. 光害 ── 街の明かりが星を消すしくみと、山との差
町の 明かりが 空に むかって ひろがり、夜空が 明るく なる ことを、光害と いいます[18]。「こうがい」と 読む ことも あります[18]。
明かりの 光は、空気の なかの ちりや、ちいさな つぶに あたって ちらばります。町の 上の 空が うっすら 明るく なって、暗い 星が 見えなく なります[20]。月の 明かりで 星が 見えにくく なるのと おなじ わけです。
山は、町の 明かりから とおいので、空が 暗く、星が たくさん 見えます。明かりから はなれると、空の 明るさは きゅうに よわく なります[20]。
星の 数も ちがいます。空ぜんたいで、4等より 明るい 星は 500こ ほど、6等より 明るい 星は 4800こ ほどです[17]。町で 見える 星が 4等までに へると、見える 数は 10分の 1ぐらいに なります。
日本では、ほとんどの 人が、明るい 人工の 光の 下で くらして いると されます[19]。岡山県の 美星町は、1989ねんに、星空を まもる ための きまりを、日本で はじめて 作った と いわれます[23]。
光害とは、人工の光で夜空が明るくなり、暗い天体が見えなくなることです[18]。「こうがい」とも読みます。天文の観測への影響が心配されはじめたのは1970年代で、その後、動物や植物への影響も含めて考えられるようになりました[18]。
しくみは、月明かりと似ています。街灯や看板から空へ向かった光、地面で反射した光が、空気中の分子やちりに当たって散らばり、夜空全体が明るくなります。この明るさをスカイグローといいます[20]。光源から離れると、スカイグローは急に弱まります(距離の2.5乗に反比例するという経験則があります)[20]。山で星が多く見えるのは、街の光から遠いからです。
空の暗さを9段階で比べる目安に、ボートル・スケールがあります。2001年にアメリカのアマチュア天文家ジョン・ボートルが発表しました[22]。9段階のうち代表的なところを挙げると、いちばん暗いクラス1は、肉眼で見える星の限界が7.6〜8.0等で、天の川が影を落とすほどです。クラス7(4.6〜5.0等)になると天の川は見えず、都市部のクラス8は4.1〜4.5等、都心のクラス9は4.0等以下で、月と惑星くらいしか見えません[22]。
星の数にすると、空全体で4等より明るい星は約500個、6等より明るい星は約4800個です[17]。限界が6等から4等に下がると、見える星は約10分の1になります(実際に一度に見える空は半分ほどです)。
2016年、イタリアのファビオ・ファルキさんたちは、衛星のデータと3万5000か所以上の地上での測定をもとに、人工の夜空の明るさの世界地図を発表しました。世界の人口の80%以上が光害のある空の下にいて、天の川が見えない人は人類の3分の1以上(ヨーロッパの60%、北米のほぼ80%)と報告しています[21]。日本は、ほとんど全人口が明るい人工の光の下にいるとされます[19]。
対策もあります。岡山県の美星町は、1989年に「美しい星空を守る美星町光害防止条例」を作りました。光害を対象にした全国初の専門の条例とされます[23]。街灯に光が上へもれないカバーをつける対策も知られています[18]。
光害(「こうがい」とも読む)は、人工光によって夜空が明るくなり、暗い天体が見えなくなることをいう[18]。天文観測への影響として1970年代から問題にされ、のちに動植物への影響を含む概念に広がった[18]。
夜空が明るくなる仕組みはスカイグロー(sky glow)と呼ばれる。上向きに出た光や地面・建物で反射した光が、大気中の気体分子(レイリー散乱)とエアロゾル(ミー散乱)で散乱され、夜空全体に拡散する[20]。光源から離れるほど急速に弱まり、光源からの距離の約2.5乗に反比例するという経験則(ウォーカーの法則)がある[20]。街の光から離れた山で星が多く見えるのは、この減衰による。
空の暗さは、2001年にジョン・E・ボートルが『スカイ・アンド・テレスコープ』誌で公表した9段階のボートル・スケールで比べられる[22]。9段階のうち代表的な5つの肉眼限界等級を挙げると、クラス1で7.6〜8.0等(天の川が影を落とす)、クラス3で6.6〜7.0等(田舎の空。天の川は複雑に見える)、クラス7で4.6〜5.0等(天の川は見えない)、クラス8で4.1〜4.5等(都市部)、クラス9で4.0等以下(都心。月と惑星のみ)である[22]。
星の数に直すと、全天で4等より明るい星は約513個、6等より明るい星は約4800個で[17]、限界が6等から4等に下がると、見える星は約10分の1に減る(一度に見える空は全天の半分ほどなので、実際に見える数はその半分程度)。
世界規模では、Falchiらが2016年に、VIIRS衛星のデータと3万5000か所以上の地上の測定から人工夜空輝度の地図を作り、世界の人口の80%以上が光害のある空の下にいること、天の川が肉眼で見えない人が人類の3分の1以上(ヨーロッパ人の60%、北米人のほぼ80%)に上ることを報告した[21]。日本はほぼ全人口が明るい人工光の下にあるとされる[19]。
対策として、岡山県の美星町は1989年11月に「美しい星空を守る美星町光害防止条例」を制定した。光害を対象にした全国初の専門の条例とされる[23]。街灯のカバーの設計で光が上へ漏れないようにするなどの取り組みも知られる[18]。
7. 星は どうして チカチカ するの?
7. 星がまたたくのは、星ではなく空気のせい
7. またたき ── 星は点、空気は動く
星が チカチカ するのは、星が 光ったり 消えたり して いるからでは ありません。地球の 空気の せいです[25]。
空気は、あたたかい ところと つめたい ところで、ぎゅっと つまり方が ちがいます。星の 光が 空気の なかを 通ると、その 道が ゆらゆらと まがります。だから、星が ゆれて 見えます[25][26]。夏の あつい 日の かげろうで、むこうの ものが ゆらゆら 見えるのと にて います。ただし ほんとうは、地面の 近くだけでなく、空気の 下のほう ぜんたいの ゆれです。
星は とても とおくて、小さな 点に しか 見えません。だから、光の 道が まがると、大きく ゆれて 見えます。惑星は 星より 近くて、小さな 丸い かたちに 見えるので、ゆれが ならされて、あまり チカチカ しません[26]。地平線に 近い 星ほど、空気の なかを 長く 通るので、よく またたきます[26]。
星がまたたくのは、星の光が強くなったり弱くなったりしているからではなく、地球の空気のせいです。おもに下層大気の密度のむらで光が曲げられ(屈折し)、星の明るさや見える位置がゆれる現象を、シンチレーションといいます[25]。空気の密度のむらは、温度差などによってできます[26]。
星は遠すぎて、点にしか見えません。点の光は、空気の乱れに強く影響されます。惑星は、小さな円盤として見えるので、円盤の各点の光のゆれが平均されて、またたきが目立ちにくくなります[26]。地平線に近い星ほど、光が空気の中を長く通るため、よくまたたきます[26]。落ち着いて光る明るい点は、惑星かもしれません。
天文台は、空気のゆれの少ない高い山に置かれることが多くなります。星の像のぼやけの大きさ(シーイング)は、日本の観測所で2秒角ほど、ハワイのマウナケア山頂のすばる望遠鏡で平均0.6秒角ほどです[27]。1秒角は、1度の3600分の1にあたる小さな角度です。
またたきは空気のゆれの話で、星の見える数は、空の明るさの話です。街でも、見える星はまたたいています。
星のまたたきは、シンチレーションと呼ばれる。主として下層大気の密度変化による光の屈折で生じ、星の明るさと見かけの位置の両方がゆらぐ[25]。星の光は点光源からの光で、大気の乱れがレンズやプリズムのように光路をそらすため、小さな乱れでも像がゆれる。空気の密度のむらは、おもに温度勾配に関係する[26]。
惑星が星ほどまたたかないのは、惑星が視直径をもち、小さな円盤として分解できる大きさだからだ。円盤上の多数の点から来る光の変動が平均され、明るさの変化が小さくなる[26]。シンチレーションは地平線付近のほうが天頂付近よりずっと顕著で、これは光線が大気中をより長く通るためである[26]。「落ち着いて光る明るい点は惑星かもしれない」は、見分けのヒントにはなるが、決め手ではない。
観測では、シンチレーションに近い「シーイング」(大気の乱れによる星像のぼやけ)が、望遠鏡の性能を左右する。国内の観測所で典型的に約2秒角(1秒角は1度の3600分の1)、マウナケア山頂のすばる望遠鏡で平均約0.6秒角とされる[27]。標高が高く、空気のゆれが小さい場所に天文台が置かれる理由の1つである。
またたきは空気のゆれの話で、見える星の数は空の明るさの話である。街でも、見える星はまたたく。
8. 星の 夜を、おうちの 人と たしかめて みよう
8. 窓辺で試す、資料をたどる
8. 自分で確かめる ── 窓辺の1週間、検算、原文と論文
おうちの 人と いっしょに、家の まどから、星の 場所を たしかめて みませんか。
やりかた。日が しずんで 暗く なり、星が 見えはじめた ころ、まどや ベランダの きまった 場所から、西の 空で 明るく 光る 星を ひとつ えらびます。月と、動いて 見える 光(ひこうきなど)は えらびません。電柱や 屋根の はしに くらべて、その 星が どこに あるか、絵に かいて おきます。
1しゅうかん たった 同じ 時こくに、同じ 場所から 見ると、その 星は、前の 週より ひくい ところに あります。星が 空を 通る 時こくが、1しゅうかんで 30分ほど 早く なる からです[12]。見つからない 日は、また ほかの 日に ためして ください。
もっと しりたく なったら、おうちの 人と、国立天文台の ホームページで「星空図」を 見て みましょう。半年 あとの 同じ 時こくの 空が どう なるか、日づけを かえて たしかめられます[28]。
夜に 星を 見る ときは、かならず おうちの 人と いっしょに、家の まどや ベランダから 見ます。くらい ところへ でかけては いけません。
家の窓かベランダから、星が動く向きを確かめる試みを1つ紹介します。日が沈んで星が見えはじめたころ、西の空で明るく光る星を1つ選びます。月と、動いて見える光(飛行機など)は選びません。電柱や屋根の端など、動かないものとの位置関係を、スケッチか写真に残します。
1週間後の同じ時刻に、同じ場所から見ると、その星は前の週より低い位置にあります。星が空を通る時刻は、1週間で約30分早くなるからです[12]。見つからない日は、別の日に試してください。
資料を読むなら、日本天文学会の天文学辞典で「天の川」と「天の川銀河」を読み比べると、見えている天の川と、銀河全体との差がわかります[3][7]。国立天文台の暦計算室では、星空図や月の満ち欠けを、日づけを変えて調べられます[28]。環境省は、夏と冬の年2回、デジタルカメラを使った夜空の明るさの調査を行っています[24]。
ガリレオの『星界の報告』は、ラテン語の原文がウェブで読めます[1]。日本語訳は、岩波文庫と講談社学術文庫にあるとされます[2]。
夜に星を見るときは、必ず家の人と一緒に、家の窓かベランダから。暗い場所へ出かけたり、遠くまで歩いたりはしません。
この記事の数字は、自分でも確かめられる。
- 星が同じ位置に来る時刻は1日に約4分早くなる[12]。4分×7日は28分で、地球は1時間に15°回るので、1週間で約7°ずれる計算になる。西の空の明るい星を1つ選び、電柱や屋根の端など動かないものとの位置関係を、家の窓かベランダから記録して、1週間後の同じ時刻の同じ場所から見ると、前の週より低い位置に見える。
- 満月(−12.7等)[15]と6等星の差は18.7等。5等で100倍という定義[16]から、電卓で100の(18.7÷5)乗を求めると、約3000万になる。
- 全天で4等より明るい星は約513個、6等より明るい星は約4800個[17]。比を取ると約0.107、およそ10分の1になる。
資料としては、まず天文学辞典の「天の川」と「天の川銀河」[3][7]を読み比べると、見えている天の川と、銀河全体との差が分かる。ガリレオの『星界の報告』はラテン語原文がウェブにあり[1]、日本語訳は岩波文庫と講談社学術文庫にあるとされる[2]。Falchiらの論文[21]は英語だが、要旨だけでも、天の川が見えない人の割合を確かめられる。国立天文台の暦計算室では、星空図や月の満ち欠けが、日づけを変えて調べられる[28]。環境省の星空観察は、夏と冬の年2回、デジタルカメラによる夜空の明るさ調査を行っている[24]。
夜に星を見るときは、必ず家の人と一緒に、家の窓かベランダから。暗い場所へ出かけたり、遠くまで歩いたりはしない。
しらべた ところ
参考にした情報源
参考にした情報源
このメモは、下にあげた公開情報をもとに書いています。文章や図を無断で転載してはいません。もっと正確に知りたいときは、必ず下の出典にあたってください。リンク先の内容や、リンク先で起きたことについて、当サイトは責任を負いません。
- Galileo Galilei『Sidereus Nuncius』(1610年)のラテン語原文(The Latin Library)。 http://thelatinlibrary.com/galileo/galileo.sid.html (天の川は数えきれない星の集まりだという記述、どの領域に望遠鏡を向けても大量の星が見えるという記述、星雲が小さな星の群れだという記述)
- Wikipedia(日本語)「星界の報告」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%98%9F%E7%95%8C%E3%81%AE%E5%A0%B1%E5%91%8A (1610年3月13日の出版、ラテン語原文のリンク、日本語訳が岩波文庫と講談社学術文庫にあること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「天の川」。 https://astro-dic.jp/milky-way/ (月のない夜に見える帯、円盤の内側から見て帯になること、いて座とさそり座の間で最も明るいこと、暗黒星雲、可視光で見通せる範囲)
- Wikipedia(英語)「Milky Way」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Milky_Way (名前の由来とギリシャ神話、アリストテレスの記述、恒星の数の推定)
- Wikipedia(日本語)「天の川」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E3%81%AE%E5%B7%9D (古代ギリシャの説、一年中見えること、夏に濃く冬に薄い理由)
- NASA Science「Galaxies」。 https://science.nasa.gov/universe/galaxies/ (直径10万光年を超える円盤、円盤を横から見て淡い帯に見えること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「天の川銀河」。 https://astro-dic.jp/milky-way-galaxy/ (太陽系のある銀河であること、太陽の位置が中心から約8〜8.5kpcであること、可視光で見通せる範囲)
- Wikipedia(日本語)「天の川銀河」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E3%81%AE%E5%B7%9D%E9%8A%80%E6%B2%B3 (恒星の数の推定、太陽系の位置、帯の範囲がカシオペヤ座付近からみなみじゅうじ座付近に及ぶこと)
- Wikipedia(日本語)「銀河中心」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E6%B2%B3%E4%B8%AD%E5%BF%83 (銀河中心がいて座の方向にあること、星間ガスとちりで可視光では見通せないこと)
- Wikipedia(日本語)「いて座」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%84%E3%81%A6%E5%BA%A7 (太陽が12月中旬から1月中旬にいて座を通ること、日本では南の低い空に見えること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「年周運動」。 https://astro-dic.jp/annual-motion/ (太陽が黄道に沿って星座の中を1年で1周すること、真夜中に南中する星座が移ること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「恒星日」。 https://astro-dic.jp/sidereal-day/ (約23時間56分4秒で1日より約4分短いこと、星の南中時刻が1日に約4分ずつ早くなること)
- Wikipedia(日本語)「星座」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%98%9F%E5%BA%A7 (太陽の方向にある星座は昼の空にあって夜には見えないこと、占星術の日付と実際の太陽の位置のずれ)
- Wikipedia(日本語)「夏の大三角」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%8F%E3%81%AE%E5%A4%A7%E4%B8%89%E8%A7%92 (ベガ・アルタイル・デネブの3星と星座、春の明け方に見え始めること)
- NASA「Moon Fact Sheet」。 https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/moonfact.html (満月の見かけの等級が−12.74であること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「見かけの等級」。 https://astro-dic.jp/apparent-magnitude/ (5等ちがうと明るさが100倍、1等でおよそ2.5倍になること)
- Wikipedia(英語)「Apparent magnitude」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Apparent_magnitude (全天で4等より明るい星が約513個、6等より明るい星が約4800個であること)
- 日本天文学会『天文学辞典』「光害」。 https://astro-dic.jp/light-pollution/ (光害の定義、「こうがい」「ひかりがい」の読み、1970年代からの懸念、街灯のカバーなどの対策)
- Wikipedia(日本語)「光害」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E5%AE%B3 (光害の概説、日本のほぼ全人口が明るい人工光の下にいること)
- Wikipedia(英語)「Skyglow」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Skyglow (スカイグローの定義、大気中の散乱で夜空が明るくなる仕組み、光源からの距離による減衰)
- Fabio Falchi ほか「The new world atlas of artificial night sky brightness」Science Advances 2巻6号、2016年。DOI: 10.1126/sciadv.1600377。 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4928945/ (世界の人口の80%以上が光害のある空の下にいること、天の川が人類の3分の1以上から隠されていること。衛星データと3万5000か所以上の地上測定の利用)
- Wikipedia(日本語)「ボートル・スケール」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%82%B9%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%83%AB (2001年にジョン・E・ボートルが発表した9段階の空の暗さの目安、各クラスの肉眼限界等級と天の川の見え方)
- Wikipedia(日本語)「美星町」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E6%98%9F%E7%94%BA (1989年11月22日制定の「美しい星空を守る美星町光害防止条例」が、光害を対象にした全国初の専門条例とされること)
- 環境省「星空観察(全国星空継続観察)」。 https://www.env.go.jp/air/life/hoshizorakansatsu.html (夏と冬の年2回の観察と、デジタルカメラによる夜空の明るさ調査)
- 日本天文学会『天文学辞典』「シンチレーション」。 https://astro-dic.jp/scintillation/ (星のまたたきが下層大気の密度変化による光の屈折で起きること、明るさと位置がゆらぐこと)
- Wikipedia(英語)「Twinkling」。 https://en.wikipedia.org/wiki/Twinkling (星が点光源で乱れの影響を受けやすいこと、惑星がまたたきにくい理由、地平線付近でまたたきが強まる理由)
- 日本天文学会『天文学辞典』「シーイング」。 https://astro-dic.jp/seeing/ (大気のゆらぎによる星像のぼやけ、国内の観測所で約2秒角、マウナケア山頂で約0.6秒角)
- 国立天文台 暦計算室。 https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/ (星空図、月の満ち欠けを日づけを変えて調べられること)
- Wikipedia(日本語)「等級 (天文)」。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E7%B4%9A_(%E5%A4%A9%E6%96%87) (かろうじて肉眼で見える暗い星を6等星とすること、満月の等級が約−12.7等であること)
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