光度：定義、方程式、および要因。

星の明るさはどれくらいですか？惑星？宇宙？天文学者は、「光度」という言葉を使用して、これらのパズルに答えようとしているときに、これらのオブジェクトの明るさを表します。それは空間における物体の輝きを説明します。光は、さまざまな方法で星や銀河から発せられます。それらが反射または放射する光のタイプは、エネルギーのレベルを明らかにします。天体が惑星の場合、光を放出するのではなく反射します。ただし、天文学者は惑星間の明るさを「光度」とも呼んでいます。

物体の明るさは、その光度によって増加します。可視光に加えて、物体は、紫外線、X 線、電波、赤外線、マイクロ波、およびガンマ線で非常に明るいことがあります。多くの場合、オブジェクトの活動を測定する光の強度に依存します。

光度とは?

光度の意味:光度は、単位時間あたりにさまざまな太陽体 (星、銀河) によって生成される総エネルギーを表します。基本的には、1 秒あたりのワット数またはジュール数で測定されます。

光度 =単位時間あたりに放射または反射されるエネルギー。

多くの場合、光度として知られる天体の絶対ボロメータ等級は、総エネルギー放出の測定値であり、光度値を表すために使用されます。ボロメータは、加熱および吸収法を使用して光エネルギーを測定できます。

光度の方程式

光度は、太陽や銀河など、物体が放出するエネルギーを測定します。主系列における恒星の光度は温度に比例します。星が熱いほど、よりよく照らされます。一方、温度が低い星はエネルギー放射が少なく、暗い空で位置を特定するのが難しくなります。

Stefan-Boltzmann の法則は、星の光度の直接式を提供します。この法則によれば、暗黒体が単位時間あたりに放出する光エネルギーは次のようになります。

P =σ AT4

どこで、

σ =ステファン・ボルツマン定数 (5.670367 × 10-8 に等しい)

A =オブジェクトの表面積 (球状オブジェクトの 4πR に等しい)

T =オブジェクトの温度 (ケルビンで測定)

ほとんどの場合、研究者はこの式の簡略版を使用して星の光度を計算します。おおよそのエネルギー値を計算する代わりに、星を太陽の光度に関連付けることができます。次に、定数を削除することで光度方程式が得られます。

L/L ⨀ =(R/R ⨀) (T/T ⨀)

どこで、

L =星の光度

R =星の半径

T =星の温度 (ケルビンで計算)

L⨀ =太陽の光度、3.828 × 10²⁶ W

R⨀ =太陽の半径、695,700 km に等しい

T⨀ =太陽の温度、5778 K に等しい

オブジェクトの明るさに影響する要因

2 つの重要な変数があります。オブジェクトの実効温度とサイズ、およびオブジェクトの光度に影響する半径 R です。

サイズと有効温度: 天文学者は、星の大きさと有効温度を調べて、その明るさを計算します。星の光度とエネルギーの出力は、そのサイズとともに増加します。

しかし、同じ大きさで温度が異なる 2 つの星があるとします。その場合、温度の高い星は、温度の低い星よりも放射（光）が強くなります。有効温度はケルビンで表されるため、太陽は 5777 ケルビンです。巨大な銀河の中心にある可能性のある超高エネルギーの遠く離れた恒星の温度は、10 兆ケルビンに達する可能性があります。これらの星は、異なる有効温度のいずれかで明るくなる可能性があります。しかし、これらの星は地球から遠く離れているため、くすんで見えます。

これらの要因に加えて、星の光度は次の要因によっても影響を受ける可能性があります:

距離: ほとんどの人は、物体を見ることでその光度をかなり正確に判断できます。オブジェクトが明るく見える場合は、くすんでいる場合よりも光度が高くなります。しかし、その外見は誤解を招く可能性があります。オブジェクトの見かけの明るさは、その距離にも影響されます。遠くにあるエネルギーの高い星は、近くにあるエネルギーの低い星よりも暗いと感じることがあります。アイテムが暗く見えるもう 1 つの理由は、ほこりやガスがそれらと地球の大気との間の照明を吸収することです。

マグニチュード: オブジェクトのマグニチュードを理解して計算すると、そのオブジェクトの明るさを判断するのに役立ちます。星を見るのが好きかどうかを知っておくと役に立ちます。これにより、ウォッチャーが星の光度について互いに話し合う方法が明確になるからです。大きさの値は、オブジェクトの距離と明るさの両方を考慮しています。一般に、2 等級の恒星は、3 等級の恒星より​​も約 2.5 倍明るく (明るく)、1 等級よりも 2.5 倍暗い (鈍い) です。数値が小さいほど明るくなります。

たとえば、太陽の等級は -26.7 です。星シリウスは等級1.46です。それは 8.6 光年離れており、太陽の 70 倍の明るさがありますが、その距離によってその明るさの一部が失われています。かなり近くにある暗い星はより明るく「見る」ことができますが、遠くにある明るい星は距離のために非常に暗く見える可能性があることを理解することが不可欠です.

太陽の光度

太陽の光度は、太陽がすべての次元で毎秒どれだけのエネルギーを放出するかを表すために使用される用語です。天文学者は通常、太陽の光度を放射束 (光子の形で放出される力) の単位として使用して、星の明るさを測定します。

天文学者は通常、銀河、星、その他の天体の明るさを太陽の明るさと比較するための放射束の尺度として、太陽の光度 (略して L) を使用します。

国際天文学連合によると、1 つの公称太陽光度は 3.828 1026 W に相当します。0.023 L に寄与する太陽ニュートリノ光度は、これには含まれていません。太陽は変動の激しい星であるため、実際の太陽の光度は定期的に変化します。主なパラメータは 11 年周期の太陽周期 (黒点周期) で、約 ±0.1% の周期変動をもたらします。過去 200 ～ 300 年間に、他にも小さな変動があった可能性があります。

月の明るさ

月光は、太陽光が流れる月の表面から反射された太陽光 (少量の地球光を含む) でほとんど構成されています。

月が毎秒あらゆる方向に放出している月の光度エネルギー。国際単位系では、ルクス、照度単位、または平方メートルあたりの光束で表されます。ルーメンに関しては、1 平方メートルあたり 1 つです。

月の満ち欠けによって月明かりの強さは大きく異なりますが、満月でも通常 0.05 ～ 0.1 ルクスの照度しかありません。近日点近くの満月 (「スーパームーン」) が熱帯地方から上部の頂点に見える場合、照度は 0.32 ルクスに近づくことがあります。

結論

物体が一定時間内に発する光の量は、光度として測定されます。太陽は毎秒 3.846 1026 ワット (または毎秒 3.846 1033 エルグ) の光を放出します。輝度は放射パワーの絶対的な尺度であるため、その値は、見る人が物体に近づいても影響を受けません。 1太陽光度は太陽の明るさに等しい。したがって、天文学者がオブジェクトの光度について話すとき、彼らは通常、光度の太陽フラックスの観点からそれを参照します.何百万もの太陽の光度が、最も明るい星から放出されています。

よくある質問

1. 「光度の意味」を説明

答え オブジェクトの光度、つまりオブジェクトが所定の期間にわたって放出するエネルギーの量は、その固有の光度の測定値です。オブジェクトの電力出力を測定するため、ワットなどの単位で表すことができます。ただし、天文学者は、太陽の光度 (約 3.9 1026 ワット) に関連付けて光度を表現することをよく選択します。 3.9 1027 ワットの代わりに、星の光度は太陽光度の 10 倍 (10 L⊙) と書くことができます。

2.視等級と絶対等級とは?

答え 見かけの等級とは、天体の距離に関係なく、私たちが見たときに空に見える天体の照度です。絶対等級は、オブジェクトの固有の光度を測定します。絶対等級は実際には距離を「考慮」していません。観察者がどれだけ離れていても、星や銀河は同じ量の放射線を放出します。このため、物体がどれほど明るく、熱く、そして大きいかを理解することはより有用です。

3.分光法とは何ですか?天文学者はそれをどのように使用して星の光度を調査していますか?

答え 天文学者は、天体からの光のさまざまな波長を調査するために、分光計または分光器を使用して入射光をさまざまな波長で「断片化」します。 「分光法」として知られるこの技術は、物体を照らすメカニズムについて優れた洞察を提供します。