明るさと距離

シリウスはリゲルより明るく見えますが、リゲルが放つ光はその数千倍です。リゲルは約100倍遠くにあります。

2つの明るさ

テーブルの上のろうそくが、水平線上の灯台より明るく見えることがあります。天文学では、この2つの意味を区別します。見かけの明るさは、ここから見てどれほど明るいかです。光度は、恒星が実際に放つ光の量で、Wや太陽を単位として表します。シリウスが夜空で最も明るい恒星なのは、前の単元の式で太陽の約26倍という比較的大きな光度を持ち、8.6光年と近くにあるためです。約860光年先のリゲルは太陽の約12万倍の光を放ちますが、シリウスより暗く見えます。

両者を結びつけるのが逆2乗の法則です。恒星の光は球面状に広がり、球の表面積は半径の2乗に比例します。距離が2倍になると、同じ光が4倍の面積に広がるため、1平方メートルに届く量は4分の1になります。10倍遠ければ100分の1です。リゲルはシリウスの860 ÷ 8.6 = 100倍遠いため、距離の効果だけなら10,000倍暗くなります。光度はシリウスAの約4700倍なので、結局、見かけは暗くなります。

光年とパーセク

恒星までの距離はあまりに大きく、kmでは扱いにくくなります。1光年は光が1年間に進む距離で、約9兆4600億kmです。時間ではなく距離の単位です。NASAによるとプロキシマ・ケンタウリは4.24光年、約40兆km先にあり、ケンタウルス座アルファ星AとBは4.37光年先にあります。光が届くまでには時間がかかるため、私たちが見ているのは、どの星も過去の姿です。NASAは、推定約700光年先のベテルギウスを見るとき、約700年前に出発した光を見ているのだと説明しています。

専門の天文学者は、近くの星までの距離の測定法に由来するパーセクをよく使います。地球が太陽の周りを回ると、近くの恒星は、はるか遠くの星を背景に少し位置を変えて見えます。片目ずつ閉じると親指の位置がずれて見えるのと同じです。この1年間のずれの半分が年周視差です。年周視差が1秒角（1度の1/3,600）の星は、1パーセク、約3.26光年先にあります。パーセクで表した距離 = 1 ÷ 秒角で表した年周視差です。プロキシマの年周視差は約0.77秒角で、恒星の中で最大です。ESAのガイア計画は、10億個を大きく超える恒星の年周視差を測っています。

等級

最も古い明るさの尺度は、一般にギリシアの天文学者ヒッパルコスに由来するとされます。最も明るい星を1等星、肉眼で見える最も暗い星を6等星と呼んだと伝えられています。現代の尺度でも、数字が小さいほど明るいという向きは同じです。ただし、5等級の差が正確に100倍、1等級の差が約2.512倍になるように定めています。太陽の見かけの等級は−26.74、シリウスは約−1.46なので、太陽は約130億倍明るく見えます。絶対等級は、標準距離の10パーセクに星を置いたときの見かけの等級です。太陽は+4.83で、暗い場所でようやく見えるほどの星になります。