目の前に一本の指を立て、左目と右目で交互に見ると、後ろの壁に対する指の位置がずれて見えます。指を動かしたつもりはないのに、なぜでしょう。変わったのは、見ている位置です。二つの場所から同じものを見たときの方向の違いを、視差と呼びます。
この見え方は、離れた天体までの距離を考える入口にもなります。ただし、指の簡単な実験から、そのまま星の距離を数字で出せるわけではありません。まずは、何を固定し、何を変えると、ずれがどう変わるかを整理しましょう。
見る場所を動かし、物体と背景を分ける
指の位置を変えず、遠くの壁を背景にして左右の目を切り替えます。右目から指を見る線と、左目から指を見る線は、少し違う方向になります。その線を背景まで延ばすと、指が重なって見える背景の位置も変わります。
背景が重要なのは、ずれを比べる物差しになるからです。何も目印のない背景では、位置がどれだけ変わったかを記録しにくくなります。ただし、背景自身が近くにある場合は、背景にも視差が生じます。実験では背景を十分遠くに置くなど、どの基準で比較するかをそろえます。
同じ幅だけ見る場所を変えるなら、近い方が大きくずれる
目と目の間隔を変えず、指を近づけた場合と遠ざけた場合を比べます。背景が十分遠ければ、近い指の方が、左右の目を切り替えたときの方向の差は大きくなります。遠い指では、二本の視線がより平行に近くなるため、差が小さくなります。
ここで「ずれが大きい物体は近い」と言うには、見る場所の間隔などを同じにする条件が必要です。一方は目の間隔、もう一方は何mも離れた二地点から観察したのであれば、ずれの大小だけで距離を比べられません。観察場所どうしの間隔を基線と呼び、図に書いておくと比較条件を忘れにくくなります。
地球の公転を、見る場所の違いに使う
地球は太陽の周りを回るので、季節を変えると観測する位置が変わります。近くの恒星を、さらに遠くの星などを基準にして精密に測ると、見える方向のわずかな変化を調べられます。これが年周視差を測る考え方です。
天文で使う年周視差は、半年離れた観測で見える最大のずれ全体を、そのまま呼ぶ値ではありません。基本の模型では、太陽から地球までの距離を基線にした角度に対応し、軌道の反対側どうしでの最大のずれはその約2倍になります。小学生向けの資料で「ずれ」とだけ書かれていたら、何を表す数値かを確認してから計算します。
例題1：同じ基線で比較した二つの星
同じ観測条件で、星Aの年周視差が0.4、星Bが0.2という値で示されました。単位はそろっているとし、この問題では距離が年周視差に反比例する関係を使います。遠いのはどちらで、距離は何倍ですか。
答え・解説： Bが遠く、Aの2倍です。視差はBがAの半分なので、距離は逆に2倍になります。大きな数を見て「大きいから遠い」と結びつけないでください。ここで大きいのは星の直径でも、明るさでもなく、見える方向の差を表す角度です。単位が違う資料を比べる場合には、先に単位をそろえます。
例題2：基線も変えてしまった比較
物体Pは間隔10cmの二地点から、物体Qは間隔20cmの二地点から見ました。両方とも、背景に対する方向のずれが同じでした。「PとQは同じ距離にある」と決めてよいでしょうか。
答え・解説： 決められません。基線が違うからです。同じ距離なら、見る場所の間隔を広げると、一般に方向の差は大きくなります。今回のように基線を広げてもずれが同じなら、距離の条件も考え直す必要があります。図の配置や距離の定義をそろえた小角度の模型ならQは約2倍遠いと考えられますが、この問いの第一歩は、比較条件が同一ではないと気づくことです。
見かけの動きを、すべて同じ原因にしない
星が一晩で動いて見える日周運動と、季節を変えた精密測定で調べる年周視差は、違う現象です。また、実際の星は自身も動いています。観測した位置の変化を全部視差に割り当てるのでなく、ほかの動きや観測上の影響を分ける必要があります。
この原稿の図は、視線の開き方を大きく描いた模型です。肉眼で恒星の年周視差が大きく見える、という意味ではありません。火星の見かけの逆行と比べると、どちらも観察者の移動が関わりながら、対象や調べる量が違うと分かります。星座早見の東西と同様に、図の向きと観察する立場を書いてから読み始めましょう。