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星はなぜ夜空でさまざまな色に輝くのでしょうか? |クレジット: zhengshun tang (Getty Images)
天体観測の楽しみの 1 つは、暗い空の中で星のさまざまな色に気づき、それを楽しむことです。
星の色は星座の特徴をさらに豊かにするので、見るのはいつでも興味深いものです。これらの色合いは、星の温度の変化を示す直接的な視覚的証拠を提供します。夏シーズンの巣穴の多く – 華麗な ベガそれは闇が迫る東北東の空のほぼ中央に青みがかった白色で立っています。それでも、そこでは他の対照的な色を簡単に見つけることができます。赤毛を見てみろよ アンタレス そして黄白色 アルタイル。 そして夏の取り巻きの先頭には鮮やかなオレンジが アルクトゥルス 南の空高く、孤独な雄大さを保っています。
これらの星の色を見ても、最も明るい星でしか検出できないことに気づきましたか?これは生理現象によるものです 目より具体的には、網膜上のカラーセンサー（錐体）が弱い光に反応しないという事実です。薄暗い照明の下では、網膜杆体が引き継ぎます。しかし、彼らの光に対する感受性の高さは、色覚異常によって相殺されます。暗い星が私たちの目には白く見えるのはこのためです。しかし、双眼鏡や望遠鏡でそれらを見ると、その明るさの増加が錐体を刺激し、錐体が色を検出します。
対照的な色
星の色を確認する最良の方法の 1 つは、対照的に見ることです。少しアルクトゥルスに戻りましょう。この星を見つけるための古典的な手順は、北斗七星の柄の弧を南東にたどることです。 1950 年代、ニューヨークのヘイデン プラネタリウムで非常に人気のあった講師は、 ヘンリー・M・ニーリー (1879-1963) は、アルクトゥルスと別の晩春から初夏の明るい星を見つけるためのお気に入りの提案をしました。「アルクトゥルスへの船首をたどって、加速してください」 流れ。」
スピカは独特の青みがかった色合いで輝きます。アルクトゥルスとスピカの間で目をすばやく前後に動かして、オレンジと青の色合いの大きな違いを確認してください。
スピカは、月食の間、血のように赤い月の近くで独特の青い色合いを輝かせます。 |クレジット: Nick Chill（Getty Images）
もう一つの効果的な手順は、対照的な色合いの二重星を見ることです。
おそらく夜空で最もカラフルな二重星は、現地夏時間の午後 11 時 30 分の東の空の真ん中あたりに見つかります。 アルビラオ の星座の中で シグナス 北十字星とも呼ばれる白鳥。アルビラオは白鳥の発生源であると考えられています。
小さな望遠鏡やしっかりと構えた双眼鏡でも、アルビレオを美しく対照的な色の 2 つの小さな光の点に簡単に分割できます。明るいほうは濃い黄色がかったオレンジ、もう 1 つは深い紺碧の青で、どちらも非常に近くにあります。 18 倍から 30 倍まで拡大できる望遠鏡を使用すると、素晴らしい景色を眺めることができます。
ホットでクールなスターたち
先ほど、アンタレスを血色の良い神と呼びましたが、常にそのように説明されています。しかし実際には、これは真実ではありません。私たちが「赤い」星（スペクトルクラスMとしてカタログ化されている）とみなされるものは、実際には黄オレンジ色で、昔ながらの白熱電球とほぼ同じ色です。彼とMスターはどちらもほぼ同じ3,000を持っています カルビン 色温度。
私たちの目は、温度と色の点で平均的な星である太陽から放出される放射線を利用するように進化しました。一方、非常に熱い星と冷たい星は、それぞれ紫外線と赤外線が最も強いです。
カナダのアルバータ州から撮影されたこの画像では、真っ赤な星アンタレスが天の川の中央領域に沿って輝いています。 |クレジット: Alan Dyer/VW PICS/Universal Images Group (Getty Image 経由)
スターライトは物理学者が呼ぶものに似ています 黒体放射 – 100%の効率で放射線を放出および吸収する体によって生成される電磁波。 (実際に当たる光をすべて吸収するものは黒になるため、この名前が付けられています)。星が熱くなるほど、各波長でより多くのエネルギーを放出することがわかっています。非常に熱い星の場合、ピーク放出はより短い（より青い）波長に向けられます。
簡単に言えば、発光ピークの位置によって星の色が決まります。これらすべてを、黒体放射の直接の結果である 2 つの非常に単純な法則に分解できます。
天文学者は、スペクトルの色と明るさによって星をクラスに分類します。 |クレジット: Carl Tait、インフォグラフィック アーティスト
特定の温度にある物体について、すべての波長で放射される総エネルギーは次の式で与えられます。 ステファン・ボルツマンの法則彼の 2 つの発見の後、 ジョセフ・ステファン (1835-1893) f ルートヴィヒ・ボルツマン （1844-1906）。ステファン・ボルツマンの法則は、物体が熱を放射する速度はケルビン度で表される絶対温度の 4 乗に比例すると述べています。したがって、温度が 2 倍になると、エネルギー出力は 16 倍に増加します。 3倍にすると出力は81倍になります。
第二法則と呼ばれるものは、 ウィーン法名前について ヴィルヘルム ウィーン （1864-1928）。それは、星のピーク出力の波長は温度に反比例すると述べています。温度が 2 倍になると、ピーク波長は半分になります。ウィーンの法則は非常に多彩な結果をもたらし、電気ストーブのコイルで実証できます。温度が上昇すると、最初に赤外線を感知し、次に鈍い赤に光り、次に明るい赤、さらに明るいオレンジ色に光るのが見えます。溶けることなく加熱し続けることができれば、コイルは黄色、白、そして青白に変わり、まるで星のように非常に明るくなります。
したがって、色はウィーンの法則によって決まりますが、総放射 (可視と不可視の両方) はステファン・ボルツマンの法則によって決まります。
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ジョー・ラオはニューヨークでインストラクターおよびゲスト講師を務める ヘイデン プラネタリウム。彼は天文学について書いています 自然史雑誌、 空と望遠鏡、 オールド・ファーマーズ・アルマナック およびその他の出版物。
