宇宙の尺度

宇宙地球科学1
2012/06/05
林田 清
http://wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/~hayasida/
の下の“授業”に資料あり
WebCTにも同じ資料を置く予定
授業概要・目標
授業の目標：人類は、自分自身が存在するこの世界を理解するた
め、長きにわたってさまざまな観測や実験を重ねてきた。この講義で
は、宇宙と地球に関わるいくつかの重要な基本概念の紹介を行うと
ともに、遠い宇宙から地球に至る様々な天体について、それらを構
成する物質やその起源、あるいはそれらの歴史について述べ、そこ
で発生する種々の現象やその原因、物理化学的構造、またそれらを
探る科学的手段などについて、初等的な知識から最新の観測に至
る宇宙観・地球観の解説を行う。
成績評価（宇宙編も地球編も）はレポートと出席。
参考文献（宇宙編に関して）
宇宙科学入門 尾崎洋二著 （東京大学出版会）
教養のための天文学講義、米山忠興著（丸善）
http://glencoe.mcgrawhill.com/sites/0010202009/student_view0/
（Explorations: An Introduction to Astronomy! という本の
ホームページ）
ストーンヘンジ（イギリス）
夏至の日の日の出
写真は http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/arny/instructor/ch01imagebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGraw-Hill Companies
星座
全天で88個
写真は http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/arny/instructor/ch01imagebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGraw-Hill Companies
西洋占星術と黄道１２星座
西洋占星術の源流は、今から約４千年ほど前、チグリス・
ユーフラテス川流域 。
図は http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/arny/instructor/ch01imagebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGraw-Hill Companies
日食
写真と図は
http://www.mhhe.com/physsci/a
stronomy/arny/instructor/ch01i
magebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGrawHill Companies
中国の日食，月食の観測記録で最も古いものは紀元前
776年8月の月食と同じ年の9月の日食で，これはバビロ
ニアでの記録より，各々55年，13年早い． (美星町 星
のデータベースより）
2012/05/21
7:30
7:29
8:41
撮影：林田 理学研究科F棟より
月食
写真と図は
http://www.mhhe.com/physsci/a
stronomy/arny/instructor/ch01i
magebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGrawHill Companies
2011/12/10の月食 撮影by林田
図は
http://www.mhhe.com/physsci/a
stronomy/arny/instructor/ch01i
magebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGrawHill Companies
地球の大きさを測る
（エラストテネス BC235頃）
シエネとアレクサンドリアの距離800km
アレクサンドリアでの影の角度7.2度
これから推定される地球の直径は？
付録）三角関数を使わずに
qが小さいとき(角度はradian単位）
a
c
q
c
=a sinq ~aq
=b tanq ~bq
b
A
q
B
C
C
=2A sin(q/2) ~aq
=2B tan（q/2) ~bq
アリスタルコスによる月の大きさの測定
図は
http://www.mhhe.com/physsci/a
stronomy/arny/instructor/ch01i
magebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGrawHill Companies
アリスタルコスの地動説
(1) 恒星と太陽は
不動である。
(2) 地球は太陽を
中心として円運動で
回転している。
(3) 恒星天球は膨
大な大きさをもって
いる。
月は地球の
大きさの約
1/3.5
http://kakuda.ed.niigata-u.ac.jp/semi/ob/thesis/99niwata_thesis2-21/space/before/before.html
太陽までの距離
図は
http://www.mhhe.com/physsci/a
stronomy/arny/instructor/ch01i
magebank.html より転載
Copyright ©1999 The McGrawHill Companies
アリスタルコスは半月のときの太陽と月の角度から太陽
までの距離を月までの距離の約20倍と推定(現在の測
定では約400倍）
月までの距離、太陽の大きさ
D
d
l
l d

L D
L
例えばlmを決めてdmを測定する。 月の大きさDmがわ
かっていれば月までの距離Lmが決まる。 太陽に関して
も同様の測定をすると、太陽までの距離Lsがわかってい
れば太陽の大きさDsがきまる。
（もっとも古い科学）天文学の発展
観測して現象に気がつくこと
現象を記録すること
多様な現象を整理すること（数字を使って）
現象を説明するための描像をたてて、それ
を検証すること
より深く現象を見るための装置を開発する
こと
天文学特有の単位 ～長さ




地球の１周 40,000km, 半径6,400km
太陽の大きさ～地球の約110倍
天文単位(AU)：太陽と地球の距離～1億5000万km
光年：光が1年間に進む距離 (光速=3ｘ108 m/s=30万km/s)


パーセク



1光年～9.5ｘ1015m “遠くの天体を見ること～昔をみること”
年周視差1秒角の距離
1pc=3.1x1016m=3.3光年
天体の大きさと距離 典型的に




恒星間の距離～1pc
銀河の半径～10kpc
銀河と銀河の距離～1Mpc
宇宙の地平線まで～5000Mpc
1pc
1AU
1″
質量、時間の尺度

質量
地球の質量~6x1024kg
 太陽の質量～1M◎＝2ｘ1030ｋｇ
 銀河の質量 ～ 1011M◎


時間
恒星の年齢 １00万年～１00億年
 宇宙の年齢 １37億年

惑星（木星）
ハッブル望遠鏡に
よる観測
 赤班の変化



大きさ25000ｋｍ
Hubble Heritage Team
(STScI/AURA/NASA) and Amy
Simon (Cornell U.). より
太陽
ひので衛星（日本
の太陽X線観測
用人工衛星）によ
る観測
 X線（レントゲン
線）画像


国立天文台/JAXA提供
天の川
国立天文台提供
Steward Observatory and NOAO 撮影Copyright
©1999 The McGraw-Hill Companies
http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/arny/instruct
or/graphics/ch15/1501.htmlより
球状星団

球状星団M80



29万光年の距離
約１０万個の星の
集団
年齢150億年程度
と推定されている

cf 最近測定された
宇宙の年齢～137
億年
写真はSTScI/NASA提供
http://hubblesite.org/gallery/showcase/te
xt.shtml より