彗星の尾は、進む方向の後ろ？｜太陽の位置から向きを考える

ほうき星とも呼ばれる彗星を見ると、長い尾が進行方向の後ろに伸びているように感じます。走る人の髪や旗のイメージを重ねたくなりますが、宇宙には地上と同じ空気の風が吹いているわけではありません。尾の向きを考えるときの基準は、彗星の進む矢印より、太陽のある方向です。

太陽に近づいて活動する彗星からは、ガスや塵が放出されます。それらが太陽からの働きを受け、尾を作ります。基本の模式図では太陽から遠ざかる側へ尾を描きますが、実際には尾の種類による曲がり方や、見る方向による違いもあります。「いつも軌道の真後ろ」という覚え方を、まず直しましょう。

彗星の本体と、周りの広がりを分ける

彗星の核は氷や塵を含む小さな天体です。太陽に近づいて温められると、氷が昇華するなどして物質が外へ出て、核の周囲にコマと呼ばれる広がりができます。尾は、長い固体の棒が核に付いている構造ではありません。写真でつながって見える部分も、何でできているかを確かめます。

流れ星との違いもここにあります。流星は、小さな物体が地球の大気へ飛び込み、光が見られる現象です。一方、彗星は太陽系の天体です。名前や写真に細長い光があるからといって、同じ速さで一瞬だけ空を横切るものではありません。見えた時間と、どこで起こる現象かを分けて考えます。

イオンの尾を単純化した模式図。太陽の右のPの尾は右へ、太陽の上のQの尾は上へ。Pの進行方向が上でも、尾を下には描かない。

電気を帯びたガスでできるイオンの尾は、太陽風の影響を受け、概ね太陽と反対の方向へ伸びます。太陽風は太陽から流れ出す粒子の流れで、地上の空気の風とは別です。中学受験の図では、太陽、彗星、尾という位置関係を読むときに、このほぼ直線的な尾を単純化して扱えます。

塵でできる尾は、太陽光から受ける力と、放出された塵の運動などが関係します。粒の大きさによる違いもあり、幅が広がったり、曲がって見えたりします。したがって、写真にある尾を全部定規で延長すれば、必ず太陽の中心にぴったり届くというものではありません。模式図に使う条件と、写真の情報量は分けておきましょう。

進む向きが書かれた図では、その矢印の反対へ尾を描きたくなります。そこで、先に太陽から彗星へ線を引き、その先を薄く延ばしてください。それが、単純化したイオンの尾の方向を考える基準線です。その後で、彗星の移動方向を確認します。

太陽に近づく途中と、遠ざかる途中では、進行方向と尾の向きの関係も変わります。遠ざかる局面では、尾が進む向きに近い側へ伸びることもあります。「後ろにたなびく」という日常のイメージを固定しないでください。軌道上の別の位置でも、太陽からの線を毎回引き直すのが確実です。

紙面の中央に太陽、太陽の右側に彗星Pを描きます。Pの移動する向きは紙面の上向きです。イオンの尾は太陽と反対へまっすぐ伸びると単純化したとき、Pの尾は右・左・上・下のどちらへ描きますか。

答え・解説： 右向きです。Pから見た太陽は左にあるので、その反対側は右です。移動の矢印を逆にした下向きではありません。太陽からPへ引いた線を、Pより右へ延ばすと、二つの矢印を混ぜずに答えられます。ここでの上下左右は紙面上の位置で、東西南北を表しているわけではありません。

同じ図で、彗星Qが太陽の真上にあるとします。PとQはいずれも、太陽と反対へ伸びるイオンの尾を考えます。Pの尾を右へ描いたので、Qの尾も右へ平行に描けばよいでしょうか。Qの尾の方向を答えてください。

答え・解説： Qの尾は上向きです。Qから見た太陽は下にあります。Pの場所での「反対側」を、そのまま別の場所へコピーすることはできません。太陽を中心にした位置関係なので、彗星の場所が変われば基準線も変わります。PとQの尾が紙面で平行である必要はありません。

立体的に伸びる尾を、私たちはある方向から眺めています。横から見るのか、長さの方向に近い向きから見るのかで、写真の中の長さは変わります。異なる日の画像を比べるなら、撮影条件や地球との位置関係も無視できません。見かけの長さと実際の広がりを同じ数字として扱わないようにします。

この話は、天体図を読む練習にもなります。何が動くか、何の影響を受けるか、どこから見るかは三つの別の問いです。尾のある写真を見たとき、移動方向をすぐに決めるのではなく、まず太陽がどちらにある図なのかを探してみてください。