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物理学・天文学 科学の雑学Q&A

『星の距離と大きさ』ーどうやって測っている?/測定法は?

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今回は『星の距離と大きさ』として、

1、星までの【距離】をどうやって測っている?

2、【大きさ】の測定法は?

の2つを中心に、”わかりやすく・簡単に” まとめていきます。

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『星の距離と大きさ』ーどうやって測っている?/測定法は?

 

星までの【距離】をどうやって測っている?

 

まずは「星までの【距離】をどうやって測っている?」から。

 

星までの距離は、ずばり

「星の明るさ」を利用して計算

しています。

 

イメージしやすいと思いますが、

明るさは、距離が離れるほど暗くなって

いきます。

 

懐中電灯を例にとると、足元を照らしている分にはかなり明るいですが、遠くを照らすとぼんやり明るいだけですよね?

 

明るさは距離の2乗に反比例する

という法則をもっているので(2倍離れると、みかけの明るさは4分の1)、星の距離を測定するときにもこれを使います。

 

つまり、

星の本来の明るさ」が「どれだけ暗くなったか」がわかれば

距離も求められるはずです。

 

「星の本来の明るさ」は

Ia型超新星

のような明るさが決まっている爆発

セファイド

などの明るさの計算式が確立している星から求められます。

 

また、前回ご紹介した『星の雑学ー色が違うのはなぜ?/寿命はどのくらい?』”星の色(≒ 光エネルギー)” を利用することもできますね。

 

 ただし、

誤差が大きい

のも事実で、どの測定法を使っても

10~30%はズレがある

ので、実際は「星までの距離」はけっこういいかげんなのが実情です。

 

「星までの【距離】をどうやって測っている?」でした。

 

続いては「大きさをどうやって測っているか」をみていきましょう。

 

※ ご質問に対する回答

質問「レーザーによって距離を測っているとテレビで聞いたことがあるのですが、(略)明るさから測るのが一般的なのですか?」

答え「光の速さ(30万km/秒)で測定できる距離にある星であれば、レーザーや電波を使った方が誤差が小さく有効です。また、地球の公転を利用した年周視差(地球と星が半年でどれだけ離れたかから距離を計算)もよく使われます。しかし、これらの測定法ではせいぜい4万光年が測定限界で、それ以上の距離を測ることはできません。よって、距離が近いならレーザーでOKですが、遠い天体は ”明るさ” から計算するしかありません。私の説明が言葉不足でしたね、ご質問どうもです<(_ _)>」

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星の【大きさ】の測定法は?

 

ここからは「星の【大きさ】の測定法は?」です。

 

星の大きさは、基本的には

いくつかの望遠鏡を組み合わせ

て、

「星までの距離」と「望遠鏡から見えた大きさ」から計算

されています。

 

ただし、さきほど説明したように「星との距離は誤差が大きい」ため、「星の大きさ」も必然的にズレが大きくなります

 

また、星の近くに「明るさの指標」となる星がなければ、そもそも距離を求められないので大きさもわからなくなってしまいます。

 

こういった場合には、

星の表面温度と色(光エネルギー)からざっくりと大きさを推定

しています。

 

そのためどうしても誤差は大きくなるのですが、太陽ですら半径70万kmもあるので、20%ほどの誤差はそれほど気にならないかもしれませんね(天文学者としては大問題ですが…)。

 

以上、「星の【大きさ】の測定法は?」でした。

 

これにて『星の距離と大きさ』は終了です。

ご朗読ありがとうございました<(_ _)>

お時間がある方は、過去記事もヒマつぶしにぜひ!

 

 

 

『星の距離と大きさ』まとめ

星までの【距離】をどうやって測っている?

・ 星までの距離は、「星の明るさ」を利用して計算する

・ 明るさは距離の2乗に反比例するため、星の明るさが分かれば距離もわかる

・ 星の明るさは、Ia型超新星など明るさの指標となる現象や天体を利用して算出する

・ ただし、10~30%の誤差がある

・ 近い天体はレーザーや電波などから正確な測定も可能

星の【大きさ】の測定法は?

・ 「星までの距離」と「望遠鏡から見えた大きさ」から計算していることが多い

・ また、星の表面温度と光エネルギーから大ざっぱに推定することも可能

・ ただし、どちらの方法も誤差が大きく、現在の測定法で遠距離の天体規模を正確に推定することは困難

 

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