DS930810のブログ

筆者は自然や自然現象に関心が相当あるので自然に関する記事(天文, 地理, 生物)を書いていきたいと思います。かつては1日2記事を適当な時間に投稿していましたが今のところは午後6時に1記事投稿する形にしています。

地球から見た他の天体の大きさ やはり遠くの恒星の大きさは小さく見える

今回は太陽や月、太陽以外の恒星を地球から見た大きさについて書いて行きたいと思う。

 

1. 太陽と月の大きさ

地球から最も近い天体は月であり、地球からの距離は38.4万キロ程度離れている。

この距離は地球の直径の30倍程度も離れており、時速5 kmで不眠不休で歩くとおよそ8.76年かかり(1年を365.24日とした場合)、時速300 km/hの新幹線で言った場合でも53日8時間かかる計算となる。

このように月までの距離は地球間隔で行くと非常に遠く、一件近いように見える月が非常に遠いように見えるが先ほども書いたように月は地球から最も近い天体であり、光の速度だとわずか1.3秒弱でたどり着くことが出来る。

つまり、現在見えている月は1.3秒前の姿であり、今の姿ではない。

まあ、厳密に現在の姿として見える物体は無く、例え1 mしか離れていない場所にいてもその姿は299,792,458分の1秒前の姿となる。

 

ここまでは月までの距離について書いてきたが今度は月の大きさについて書いて行きたいと思う。

月の直径は地球の4分の1程度しか無く、3,474 km程度である。

そして月までの距離は384,000 kmであるので距離を直径で割るとおよそ110.5となり、これは1 mの物体を110.5 m先で見た時と同じ大きさに見えることを意味している。

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地球と月の距離は上図のようになっており、意外なほど離れていることが分かる。

そして、当然ではあるが地球は月の3.67倍もの大きさを有するので月から地球を観測すると地球は月の3.67倍の大きさで観測することができ、これは1 mの物体を30.1 m先から見た大きさに一致する。

 

では、次に太陽の大きさについて書いて行きたいと思う。

太陽は太陽系の中心となる天体であり、月とは比較にならないほど遠い。

その距離は1.496億キロメートルと月と地球との距離の389.6倍に相当し、光の速度であろうと8分19秒程度かかるほどである。

つまり、今見ている太陽は8分19秒前のものであり、これは誤差レベルでは済まないほどである。

しかし、太陽は地球から見た天体の中では最も大きい天体であり、月の大きさを若干上回っている。

その理由は言うまでも無いが太陽が付きとは比較にならないほどの大きさを有しているからであり、月の400倍強, 地球の109倍, 木星の10倍近くの1,392,000 kmもある。

この大きさは月軌道の大きさを余裕で上回るほどであり、太陽の端から端まで移動するのに有する時間は時速5 kmで歩いた場合では31.76年もかかる。

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太陽(巨大な黄色の球)の大きさは月軌道(左の楕円)と比較してもかなり大きく、地球(月軌道の中の緑色の小さな点)とは比べ物にならない。

そのため、太陽との距離を太陽の直径で割ると107.5と月の数値を若干下回り、太陽の地球から見た大きさが月の大きさよりも若干大きいことが分かる。

しかし、月の軌道は楕円軌道を描いているので地球に近づいた際は太陽よりも大きく見え、その時太陽と重なると月が太陽を完全に隠す皆既日食が観測され、月との距離が遠いと太陽を隠しきせず、縁の光が金環日食として観測される。

このように地球から見た太陽と月の大きさはほぼ同じであり、平均的に見ると太陽のほうが若干大きく見えるものの月との距離が近づくと月のほうが大きく見えるようになる。

 

 

 

2. 惑星の大きさ

次に惑星について書いて行きたいと思う

太陽系に惑星は8つあり、近い順から水星, 金星, 地球, 火星, 木星, 土星, 天王星, 海王星となっており、前4つは大きさが小さく後4つは大きさが大きい。

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そして、上の表は地球から見た惑星の大きさであるが惑星は

  • 地球を公転, または地球がその天体を公転していない
  • 地球からの距離が近い

という点で地球からの距離は変化しており、近ければ近いほど大きさの変化比は大きくなる。

例えば地球から最も近い金星は地球と最も近い時(太陽-金星-地球の直線となる時)の距離は41,391,070 kmであるが最も遠い時(金星-太陽-地球)となる時は257,808,930 kmと6倍以上となり、最も近い時は距離/天体の大きさの比が3,420であるが遠い時は21,299にもなる。

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最も近い時と最も遠い時は太陽の方向を直接見ることとなるため、実質天体が見えなくなる上にこのような配列になることはまずないため、最近時と最遠時は理論上の話となる。

そして、最近時は金星が最も大きく見えるものの最遠時は木星はおろか土星よりも小さく見え、平均すると木星が最も大きく見える。

更に金星は内惑星であるため、見える時間が限られており、その点からも木星のほうが見やすい。

以上の点を考慮するとも惑星の中では木星は地球から見て最も大きな天体であり、太陽, 月に次ぐほどである。

 

 

 

3. 恒星の大きさ

最後に恒星の大きさについて書いて行きたいと思う。

恒星と地球との距離は惑星とは比較にならないほど遠く、最も近い恒星系でさえ光の速度で4.37年、つまり4.37光年もも離れている。

※厳密には恒星系の中心が4.37光年先であり、恒星単独だと4.24光年先にあるがここでは4.37光年と置く

この距離は太陽系の惑星の中で最も遠い海王星とも比較にならないほど遠く、キロメートル単位に換算すると以下のようになる。

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このように海王星と太陽に最も近い恒星系(アルファケンタウリ系)では距離が4桁も違い、比にすると9,195倍も違う。

そのため、最も近い恒星と言えども点光源でしか見ることが出来ない。

 

そして、最も近い恒星であるアルファケンタウリは3つの恒星から成る連星系だがここでは第二伴星であるプロキシマ・ケンタウリ(最も近いが直径も小さい恒星)は除き、A星とB星のみについて書いて行きたいと思う。

A星の直径は太陽の1.23倍程度で1,712,160 km、B星の直径は太陽の0.86倍程度で1,197,120 kmほどの大きさである。

そのため、A星を地球から見た大きさの(距離)/(直径)の比は24,146,260、B星の場合は34,534,766となり、これはそれぞれ1 mの大きさの球を24146.26 km、34534.766 km先から見た大きさと等しく、やはり海王星とは比較にならないほど遠いことが分かる。

 

更に8.6光年離れているシリウスは太陽の1.68倍、つまり2,338,560 kmの直径を有しているがアルファケンタウリの2倍近くも遠いので(距離)/(直径)の比は34,790,663とアルファケンタウリBとほぼ同じ大きさに見える。

しかし、シリウスは地球から見た明るさがマイナス1.47等とアルファケンタウリBの1.33等の13.18倍の明るさで見ることが出来、この理由はシリウスのほうが高温であるためで、表面温度が高い恒星は単位面積当たりの光量が大きいからである。

 

また、直径が比較的大きな恒星であるアルデバラン(おうし座α星)は直径が太陽の44.2倍も大きく、その大きさは61,526,400 kmもある。

しかし、地球からの距離は66.8光年と比較的遠めであるため、地球からの大きさはそこまで大きくは見えないと予想できる。

では、地球からの大きさがどれほどであるかというと(距離)/(直径)の比は10,271,355と意外にもアルファケンタウリAの倍以上の大きさで見えるようになる。

つまり、アルデバランは距離こそ遠いものの直径が非常に大きいのでかなり大きく見えるようになることが分かる。

 

では、更に直径の大きいアンタレスの場合はどうなるのだろうか?

アンタレスは地球からの距離が557光年と今までの恒星とは比較にならないほど遠く、この距離は526兆9482億5987万6600キロメートルに相当する。

しかし、アンタレスは直径が太陽の883倍である12億2913万6000キロメートルもあるので(距離)/(直径)の比は4,287,144となり、これはアルデバランの倍ほどの大きさである。

つまり、アンタレスは地球から見ても非常に巨大な恒星であり、一説によるとベテルギウスに次いで大きく見える恒星であると言われている(無論太陽は除く)。

けれどもこれほど大きく見えると言っても太陽の1万分の1にも満たず、4287.144キロメートル先から1 mの球を見ているのと同じ大きさであるのでやはり点光源にしか見えないが最新鋭の望遠鏡を用いれば面積を持って見えるともいわれている。

 

このように太陽とは比較にならないほど大きな恒星でも地球との距離が非常に離れているので点光源にしか見えないことが分かる。

 

 

 

以上、地球から見た天体についてでした。