地球科学・天文・宇宙/原理と探求
恒星の温度・半径と光度の解説
星が発するエネルギーと地球で明るく見える程度は異なる量です。表面温度・半径・距離を一つずつ変えて、明るさと見かけの明るさを比較してみてください。温度と大きさは明るさを変えますが、距離の変化は観測される明るさだけを変えることが重要です。
どのような原理？
温度2倍は明るさ16倍、半径2倍は明るさ4倍です。距離は明るさを変えません。
重要な関係
L/L☉=(R/R☉)²(T/5778)⁴ · λmax=2.898×10⁶/T nm
観察してみよう
- 温度・半径・距離を調節して星色と2つの星の大きさを比較します。実行は一定条件の観察時間が流れる過程です。
- 太陽条件と温度だけ2倍の星を記録します。プランク曲線のピークの移動と光度の変化を確認します。
- 半径だけ2倍、距離だけ2倍の条件を追加して明るさと見かけの明るさを区別します。
結果を読み解く
同じ星が2倍離れたら何が変わるのでしょうか？
光度Lは星自体の放出量です。見かけの明るさはL/d²に比例するので、距離だけ2倍になると1/4になります。
モデルの仮定と限界
星を均一温度の黒体と仮定します。 T☉=5778K、ウィーンの変位定数2.898×10⁻³m・Kを使用します。見かけの明るさは、共通の1/(4π)を省略したL/d²相対値です。色は温度による画面用の近似で、半径の図は対数サイズです。星間消光・吸収線・星進化経路は計算しません。