星の明るさと距離はどう測る？｜等級の考え方と光年・天文単位、望遠鏡の種類と観測の基本

天体観測の分野は、明るさ・距離・道具という三つのものさしを先に手に入れてしまうのが近道です。等級は数が小さいほど明るいこと、距離は測る対象によって単位を使い分けること、望遠鏡の実力は倍率ではなく口径で決まること。この三点が入っていれば、細かい用語は後から素直につながります。

この記事では、(1)等級という明るさの表し方、(2)天文単位・光年・パーセクという距離の単位と測り方、(3)望遠鏡の種類と性能の見方、(4)実際に星空を観察するときの手順と注意、という順に解説します。数式を覚えるより、なぜその単位が必要になったのかを追いかけるほうが記憶に残ります。

等級とは、天体の明るさを表す数値のことで、数が小さいほど明るいという約束になっています。日常の感覚とは向きが逆なので、まずここを反転させて頭に入れておく必要があります。

この表し方は、肉眼で見える星を明るい順に1等星から6等星まで分けた古代の等級づけに由来するとされます。のちに測定が精密になると、1等星は6等星のおよそ100倍明るいという関係が数値として定められました。5等級の差でちょうど100倍になるように決めたため、1等級の差はおよそ2.5倍の明るさに相当します。とても明るい天体はこの目盛りからはみ出し、マイナスの等級で表されます。おおいぬ座のシリウスのように、全天でとりわけ明るく見える恒星がその例です。

ここで注意したいのは、見かけの明るさは距離に左右されるという点です。実際には非常に明るい星でも、遠ければ暗く見えます。そこで、地上から見たままの明るさを見かけの等級、すべての星を同じ距離に置いたと仮定したときの本来の明るさを絶対等級と呼び分けます。二つの等級を比べれば、その星が本来明るい星なのか、単に近いから明るく見えているだけなのかが判別できます。恒星の性質を論じるときには、この使い分けが欠かせません。