自然

星はなぜ瞬く？またたきの正体

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星は本当に明るさを変えているの？

変えていません。星の光は何十光年、何百光年という距離を、一定の明るさのまま旅してきます。変化が起きるのは、最後に地球の空気を通り抜けるときです。

日本天文学会の天文学辞典は、星のまたたきの主な原因を「下層大気の密度変化による光の屈折」と説明しています。望遠鏡で見ると、またたきは2つの変化に分けられます。

• シンチレーション：一瞬ごとに明るさが変わること
• シーイング：光の届く向きがずれて、像が揺れたり、ぼやけたりする現象

肉眼で見る「チカチカ」は、主にシンチレーションのほうです。

空気のどこが光を曲げているの？

空気は、場所によって温度も密度も湿り気も違います。暖かい空気と冷たい空気が混ざり合う境目では、光の曲がり方（屈折率）がわずかに変わります。

NASAの解説は、このレンズにあたる空気のかたまりを「乱流のセル」と呼んでいます。密度や温度、湿り気の違うかたまりが、星の点のような像を1秒ごとにずらしていきます。

名古屋市科学館の展示解説によると、揺らぎが大きいときには、近くに並ぶ2つの星が1つに重なって見えることもあります。

惑星はなぜ瞬かないの？

見かけの大きさが違うからです。恒星はあまりに遠く、大きな望遠鏡で見ても点にしか見えません。光の通り道は、事実上1本だけです。その1本が揺さぶられれば、明るさはそのまま揺れます。

惑星は地球に近く、望遠鏡では丸い面として見えます。面のあちこちから届いた光は、それぞれ別の空気のかたまりを通ります。ある部分が明るくなる瞬間に、別の部分は暗くなる。足し合わせると揺れが打ち消され、明るさが安定して見えます。

数字で比べると差がはっきりします。見かけの大きさは「秒角」という角度で表します。1秒角は、1度の3600分の1です。

木星は揺らぎの幅の10倍以上あり、面の中で揺れが平均されます。いっぽう恒星は、最大級のベテルギウスでも揺らぎの幅の数十分の1しかありません。ただし火星は、地球から遠い時期には3.5秒角まで小さくなります。日本の空の揺らぎとの差は2倍もありません。

人の目が見分けられる大きさは、約1分角（60秒角）です。最大50秒角の木星でさえ、肉眼では点にしか見えません。それでも瞬かないのは、光の通る幅が空気の揺らぎより広いからです。目に丸く見えるかどうかは関係ありません。

地平線近くの星は、なぜ色まで変わるの？

低い星ほど、厚い空気を通ってくるからです。真上の星の光は大気を最短距離で通り抜けます。地平線近くの星の光は、空気の層を斜めに長く進みます。通り抜けるかたまりの数が増えるので、揺さぶられ方も大きくなります。

冬の夜空でいちばん明るい恒星はシリウスです。低い位置にあるときは、赤や緑、白へと1秒に何度も色を変えて見えることがあります。ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのチャンドラX線観測衛星の解説によると、これは大気がプリズムのように働くためです。

空気は、色によって光を曲げる量がわずかに違います。揺れ動く空気のかたまりが、ある瞬間は赤い光を、次の瞬間は青い光を目に届けます。その結果、色が入れ替わって見えるのです。この効果は地平線近くで強く、空気の乱れが大きい夜やもやの多い夜にも目立ちます。

低い空で色を変えながら激しく光る点が、UFOと見間違えられることもあります。

天文学者は、瞬きをどうやって消しているの？

美しく見える瞬きも、観測する側には邪魔者です。像が揺れてぼやけるため、望遠鏡をいくら大きくしても細かい構造が見えなくなります。対策は大きく3つあります。

1. 空気の薄い高い山に建てる。標高4,200メートルのマウナケア山頂にあるすばる望遠鏡では、揺らぎの幅が平均約0.6秒角です。
2. 鏡を動かして揺れを打ち消す。「補償光学」と呼ばれる技術で、1953年に米国の天文学者ホレス・バブコックが考えました。揺らぎを数ミリ秒ごとに測り、形を変えられる鏡で逆向きにゆがめます。
3. 大気の外に出る。1990年に打ち上げられたハッブル宇宙望遠鏡が、この方法を選びました。

宇宙に出れば、星は本当に瞬かなくなります。欧州宇宙機関（ESA）の宇宙飛行士サマンサ・クリストフォレッティさんは2022年、国際宇宙ステーションからこう答えています。宇宙ステーションでは大気の上から星を眺めているので、星は瞬かない、と。原因が星ではなく空気にあることを、いちばん分かりやすく示す話です。

補償光学には、揺らぎを測るための明るい星が近くに必要です。ない場合は、地上からレーザーを打ち上げます。上空約90キロにあるナトリウム原子を光らせて、人工の星を作るのです。

「きらきら星」の歌は、いつからあるの？

星の瞬きを歌った英語の童謡「Twinkle, Twinkle, Little Star」は、1806年に生まれました。作詞はイギリスのジェーン・テイラーで、元の題は「The Star（星）」。童謡集『Rhymes for the Nursery』に載った詩で、日本では「きらきら星」の名で親しまれています。

メロディーはもっと古く、フランスの歌「Ah! vous dirai-je, maman」が元です。こちらは1761年に楽譜が出版されています。モーツァルトがこの旋律で12の変奏曲を書いたことでも知られます。瞬きの仕組みが分かるずっと前から、人は星のチカチカを歌にしてきたのです。

今夜、どうすれば見比べられるの？

道具はいりません。晴れた夜に、次の3つを試してみてください。

• 真上に近い星と、地平線に近い星の瞬き方を見比べる。低い星ほど激しくチカチカします。
• 地平線近くの明るい星が、赤や緑に色を変えていないか見る。
• 明るいのにまったく瞬かない光を探す。それは、たいてい恒星ではなく惑星です。

国立天文台などが毎月出している星空の情報で、その月に見える惑星の位置を調べておくと見つけやすくなります。

まとめ

星の瞬きは、星ではなく地球の空気が起こしています。温度の違う空気のかたまりがレンズのように光を曲げ、明るさを揺らします。見かけが大きい惑星は揺れが平均されて瞬かず、厚い空気を通る低い星ほど激しく、色まで変えて瞬きます。

次に夜空を見上げたら、瞬かない明るい光を1つ探してみてください。それが見つかれば、星と惑星の見分けがつくようになります。

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