星はなぜまたたくのか|またたいているのは星ではなく頭の上の空気、惑星がチカチカしない本当の理由
世界の取扱説明書
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星はなぜまたたくのか|またたいているのは星ではなく頭の上の空気、惑星がチカチカしない本当の理由
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夜空の星はチカチカまたたくのに、金星や木星はほとんどまたたきません。星は息をするように光り方を変えているのでしょうか。遠いから光が弱って震えるのでしょうか。
実は、星は少しもまたたいていません。宇宙のハッブル宇宙望遠鏡から見ると、星の明るさは一定です。またたいているのは、私たちの頭の上の空気です。
光は物の中に入ると遅くなります(屈折率)。光の電気が分子の電子を揺さぶり、電子が少し遅れて出す光と重なるからです。空気の屈折率は1.000293。冷たく密度の高い空気ほど光は遅く、光は冷たい空気のほうへ曲がります(逃げ水も同じ)。
上空の乱流の温かい塊・冷たい塊は、ごく弱いレンズになって星の光を集めたり散らしたりし、地面に明るい所と暗い所のまだらな模様を作ります。高さ10kmの乱流なら、模様のひと粒は約7cm。模様は風で流れ、せいぜい8mmの瞳はその1点しか拾えません。だから星はまたたきます。
惑星は空で小さな円盤に見える(木星は29.8〜50.1秒角、ベテルギウスでも0.042〜0.056秒角)ので、円盤の点ごとの模様がずれて重なり、ならされます。口の大きな望遠鏡でまたたきが消える(ニュートン『光学』)のと同じ「平均」です。
地平線近くの星が虹色にきらめく理由(大気の分散)、皆既日食のシャドウバンド、晴天乱気流とまたたき計、すばる望遠鏡の補償光学とレーザーガイド星、そして乱流そのものがまだ解けていないことまで。
■ 目次
0:00 はじめに
1:09 犯人は星ではない
2:58 光はなぜ曲がるのか
5:41 頭の上の見えないレンズ
10:20 惑星がまたたかない理由
12:08 地平線の星が色を変える理由
13:16 天文学者とまたたきの戦い
16:03 またたきは風の便り
■ 出典(2026年10月13日に確認)
・R. Osborn et al.「Atmospheric scintillation noise in ground-based exoplanet photometry」arXiv:1909.02004 https://arxiv.org/abs/1909.02004
・V. Kornilov「Useful relations for the analysis of stellar scintillation at the entrance pupil of a telescope」arXiv:2108.07319 https://arxiv.org/abs/2108.07319
・S. L. Kenyon et al.「Atmospheric scintillation at Dome C, Antarctica」arXiv:astro-ph/0604538 https://arxiv.org/abs/astro-ph/0604538
・I. Newton「Opticks」(1704/第4版1730) Project Gutenberg https://www.gutenberg.org/ebooks/33504
・Aristotle「On the Heavens」Book II, Chapter 8(J. L. Stocks 訳)https://sacred-texts.com/cla/ari/oth/...
・NIST「Refractive Index of Air Calculator — Documentation」https://emtoolbox.nist.gov/Wavelength...
・ESO「Adaptive Optics」https://www.eso.org/public/teles-inst...
・StarDate「Twinkle, Twinkle」https://stardate.org/?p=7109
・Wikipedia「Twinkling」「Astronomical seeing」「Adaptive optics」「Refractive index」「Atmospheric refraction」「Ewald–Oseen extinction theorem」「Dispersion (optics)」「Mirage」「Shadow bands」「Laser guide star」「Hubble Space Telescope」「Betelgeuse」「Jupiter」「Venus」「Sirius」「Pupil」「Turbulence」「Kelvin–Helmholtz instability」「Clear-air turbulence」「Jet stream」、日本語版「逃げ水」「蜃気楼」「補償光学」「国立天文台ハワイ観測所すばる望遠鏡」「ケルビン・ヘルムホルツ不安定性」「観天望気」(各ページの引用先を含む)
■ 写真(Wikimedia Commons)
・View of Hubble after Being Released from the Shuttle Atlantis (28223588012).jpg(パブリックドメイン)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・MaunaKea Subaru.jpg(CC BY 3.0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・Kelvin-Helmholtz instability clouds.JPG(CC BY-SA 3.0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・Mirage 005.jpg(CC BY-SA 3.0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・Gemini North Laser Guide Star (gemini-20080915-gemini-north-lgs-xt-002-8).jpg(CC BY 4.0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・Betelgeuse captured by ALMA.jpg(CC BY 4.0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
・Jupiter 1.png(CC0)https://commons.wikimedia.org/wiki/Fi...
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