東アジアの昔の星座と天体のスペクトル観測について

ソラジオトークfrom OKAYAMAへようこそ 美星天文台　めざせ！天然天文学者の綾仁です。　   今回のテーマは、「東アジアの昔の星座」でしたね。 江戸時代の日本では、私たちが今使っている星座ではなく、 昔の中国で作られた星座を使っていました。   この中国生まれの星座、中国星座は昔の中国の社会構造が天にも反映されたようなもので、 官僚組織のほか、人間社会の様々な事物、動物、人の星座が作られていて、 ギリシア神話の世界がちりばめられたおなじみの星座とは内容も星の結び方も大きく異なっています。   美星町にある星尾神社は、中世の豪族が病に倒れた時に「星」「尾」の2つの星座を夢に見て回復したことから創建されたといわれていますが、この2つの星座も中国星座です。「星（せい）」は、うみへび座のあたり「尾（び）」は、さそり座のしっぽあたり   放送で紹介した織姫星・ベガですが、 私は、天体のスペクトル観測をよく行っていたので、その観点からお話したいと思います。   まず、「スペクトル」とは何でしょうか。   一般にはいろんな意味に使われたりする「スペクトル」ですが、 天文の世界では、最も身近なところでは、天体からの光を虹に分けたものです。   光が波の性質を持っていることを高校の物理の時間に習った方もおられるでしょう。   波ですから、山と谷が、山・谷・山・谷と並んでいます。 山と、隣の山の間隔を「波長」と言いますが、 虹色の中で、赤い方が波長が長く、青い方が波長の短い光です。   つまり、虹に分かれた光というのは、光を波長の長さの順に分けたものです。目でみえる光は可視光線と言われますが、その中で 波長が長い方の赤い光より波長が長いのが赤外線、紫の光より波長が短いのが紫外線です。  波長が赤外線より長いとマイクロ波、それより長いと電波になります。 電波も、目で見える光（可視光線と呼びます）も、赤外線も、紫外線も、X線も波長が違うだけで、それらをまとめて「電磁波」と呼んでいます。   可視光線も電磁波の一種です。   その電磁波を、波長の長短で分けたものが、スペクトルです。   可視光線（いわゆる目で見える光）なら、それが虹として目に見えるわけです。   白く見える光のスペクトルを見ると、紫・青から赤まで、いろんな色の虹に分かれて見えますが、逆にそれらの様々な色の光をうまいバランスで足し合わせると白く見える光になります。 白く見える光というのは、色んな色が混ざった光です。  天体からの電磁波のスペクトルを調べることによって、 その天体について、さまざまなことがわかります。   可視光線でのスペクトルでは、 温度の高い星では波長の短い青い光が波長の長い赤い光よりも強く、 一方　温度の低い星では波長の長い赤い光の方が強いことがわかります。 そのために、スペクトルに分ける前の星の色は、温度の高い星は青白く、 温度の低い星は赤っぽく見えます。   スペクトルは、星の温度をより明確に示すのです。   さて、ベガ（織り姫星）のスペクトルを調べると、可視光線の範囲では波長の短い光ほど強く、従って、ベガの表面は高温であることがわかります。 表面の温度が約9000度～1万度の、足し合わさった光が白くみえるため、白い星です。   さらにスペクトルを細かく見ると、虹色の中に、「模様」が見えます。   昔、理科や化学の時間に「炎色反応」の実験を体験した方も多いでしょう。 ガスバーナーの炎に食塩水をかざすと炎が黄色くなりますが、 これは食塩のナトリウムがオレンジ色の光を放つからです。 ナトリウムランプの色もオレンジ色ですね。    銅の化合物の溶液をかざすと青緑色の炎が現れます。 このように、元素に特有の色、言い換えると特有の波長の光が放出されます。 一方、明るい背景の光の手前に元素のガスを置くと、 ガスがその元素特有の波長の光を吸収します。   ベガのスペクトルでは、赤い波長に1か所、青緑に1か所、周りより暗く見える部分があります。   これは、ベガの表面の大気に含まれる水素が、それらの波長の光を吸収して、 そのような模様を作っているのです。 スペクトルを調べることで、その星の表面に、どんな元素が含まれているのかもわかるのです。   ちなみに太陽のスペクトルを見ると、水素の他に、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、鉄などの元素による模様も見られます。   さらに、その星が、前後に動いていると、その速度に応じて模様の波長がずれます。そのズレを測ることで、その星の視線方向の速度がわかります。 物理などでは、ドップラー効果といいます。※ドップラー効果とは 波の発生源が移動する、あるいは観測者が移動することで観測される周波数が変化する現象のことをドップラー効果と呼びます。 スペクトルの観測は、手に取って調べることができない星々の成分、温度、速度　などを知る、 重要な手段なのです。    以上解説は、美星天文台　めざせ！天然天文学者の綾仁でした。