星座の図では、星と星を線で結んで動物や道具の形を描きます。この線を宇宙空間にある棒のように考えると、同じ星座の星が一枚の板に並んでいるように感じます。しかし、空に見える配置と、地球からそれぞれの星までの距離は別の情報です。
地球から近い方向に見えていても、奥行きが大きく違う星があります。窓の近くの街灯と、遠くの山の明かりが隣に見える場合を考えると分かりやすいでしょう。二つの明かりの間に、見かけ以上の距離があることは珍しくありません。星座の線は、地球から見た星の並びを整理するためのものです。
星空の図は、奥行きを縮めた見取り図
夜空を見上げたとき、まず分かるのは星の方向です。どちらが上か、どちらが東か、間がどのくらい開いているかを読み取れます。一方、その見取り図だけでは、各星が何光年先にあるのかは決まりません。距離は別の観測や資料から得る必要があります。
同じ星座に含まれる星の全てが、互いに無関係とも限りません。共通の起源や運動をもつ星の集まりが含まれることもあります。本稿で大切にするのは、星座として同じ枠に入れたことだけでは、距離が同じ、物理的な集団である、とは証明できないという点です。
図は観測者から見た方向が近い二つの星を、違う距離に置いた模型です。紙面の上から見た奥行きの図と、観測者の目に入る空の配置を区別します。実在の星の距離を再現したものではありません。模型では星の大きさも見やすく拡大しており、光る球の直径から実際の大きさを計算してはいけません。
見る場所を変えると、形は変わり得る
立体の配置を別の場所から見ると、点の重なり方が変わります。地球からの星座の形が、その星々の近くへ移動しても同じとは限りません。ただし、人が地上で数歩横へ動く程度で、肉眼の星座が大きく変わるわけではありません。星までの距離が非常に大きいためです。
近い模型の点を使う実験では、観測位置を少し動かすだけで形が変わります。これは仕組みを強調した模型なので、その変化の大きさを本当の夜空へそのまま移してはいけません。縮尺を変えたとき、何を大きくして見せたのかを説明します。
星は時間とともに位置を変えるため、長い年月では星座の形も変わります。しかし、一晩の見かけの動きは主に地球の自転によるものです。夜の間に星座全体が移動することと、星同士の立体的な配置の変化を混ぜないようにします。「星が動いた」という表現にも、複数の意味があります。
例題1：同じ方向に見える二つの星
計算用の架空の模型で、観測者から同じ向きの一直線上に星Aと星Bがあります。Aまでの距離は40単位、Bまでは100単位です。AとBの間の距離はいくつですか。空で同じ方向に見えるなら、二つは接しているといえますか。
答え・解説： 間の距離は100−40＝60単位です。同じ方向に見えても、間に奥行きがあります。単純な引き算ができるのは、本問で同じ向きの一直線上と指定しているからです。違う方向の二つの星なら、地球からの距離を引いただけで星間距離を求めることはできません。
例題2：明るい方が近い？
架空の資料に、星Cは地球から80単位、星Dは200単位離れていると書かれています。写真ではDの方が明るく写りました。「遠いDが明るいのは矛盾だ」という説明は適切ですか。何の違いを考えますか。
答え・解説： 矛盾とはいえません。星そのものが出す光の量が同じとは指定されていないからです。遠くても非常に多くの光を出す星なら明るく見える場合があります。写真の露出などの条件も確認します。距離と見かけの明るさを結ぶには、ほかの条件をそろえる必要があります。
星座を学ぶときは、名前と形だけでなく、見えていない奥行きを一度想像してみてください。図の線は宇宙に実在する線ではなく、星が同じ球面へ貼り付いているわけでもありません。見かけの角度、地球からの距離、星同士の距離を別々に書くと、立体を平面へ表した図の特徴が分かります。
光年と距離と、星の明るさと色も、方向・距離・光の量を分ける助けになります。
図や記録を読むときの確認
星図の上で二つの点が一センチ離れていても、それを宇宙での一光年と読み替えることはできません。星図は、空のどちらを向くと星が見えるかを示すもので、通常は奥行きの距離を同じ縮尺で描いた立体地図ではないからです。星の位置を表す角度と、地球から星までの長さには、そもそも別の単位が使われます。例題の図に光年の数字が付いていたら、地球から各星までなのか、二つの星の間なのかを線の端で確認します。二本の線が別々の方向へ伸びている図では、地球からの距離の差だけで星同士の距離を求めないでください。逆に、同じ方向に重なる特別な配置だと明記された問題なら、遠い距離から近い距離を引くことができます。計算式を先に覚えるより、その引き算が使える配置を説明できることが大切です。