「見かけの等級」って何?星の明るさを分類する方法とは？科学館職員が分かりやすくわかりやすく解説

ライター／たかはし　ふみか

国立大学工学部化学系出身の化学系科学館職員。理科教育に携わりたかったので科学館の仕事が大好き。わからないことは参考書を読んだりインターネットで検索している、とことん調べないと気が済まない派。

「見かけ」の「等級」とは?

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星の明るさを表す用語が等級で、「地球から見た時の天体の明るさ」が「見かけの等級」です。これだけではちょっとイメージしづらいですね。そこでまずは等級について解説していきます。

星の明るさ

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星は地球からはるか遠くにあります。同じ明るさの電灯でも近くのものと遠くのものでは、見える明るさが違いますね。また、明るい電灯と暗い電灯があっても、距離が違えば実際にどちらが明るいかはわかりません。

同じように星もその距離によって地球から見える明るさが異なります。そこで天体の明るさは測光標準星（明るさが安定している星）と比較して決めているのです。等級は明るいほど小さく、暗いほど大きくなります。そして明るさは1等級小さくなるとで2.5倍の比で明るくなりとなり、100分の1の明るさになると等級は5等増加するのです。等級にはマイナスのものもあります。

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見かけの等級が同じでも、距離が違えばその天体の絶対等級（後程解説します）は異なります。天体の明るさは距離の2乗に反比例するので、地球から同じ明るさに見えても距離が10倍違えば絶対等級は遠い方が5等小さくなるのです。

星から出た光が照らす面積は、距離の2乗に比例して増加します。そして見かけの明るさは距離の2乗に反比例して減少するのです。これを逆二乗の法則といいます。

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ポグソンの式

見かけの等級でよく出てくるのが「ポグソンの式」です。これは星の等級と見かけの明るさの関係を定めています。この公式を提案したのはイギリスの天文学者、ノーマン・ポグソン（1829~1891）です。

m等級の星の見かけの明るさをIm、n等級の星の見かけ明るさをInとすると

m-n＝-2.5log(Im/In)

となります。

この式から5等級違うと明るさは100倍違うことが分かるのです。

補足：天文学の距離

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ここで天文学を学ぶときに必要な基礎知識として、星の距離の表し方を紹介します。

天文単位（1au）=1.49597 ×10¹¹m

　地球‐太陽平均距離

1光年＝9.46×10¹⁵m

　光が1年で進む距離

1パーセク=3.26光年

絶対等級

先程も登場した絶対等級とは天体が10パーセク（32.6光年=3×10¹⁴㎞）離れた位置にあるとしたときの明るさのことです。同じ距離にあれば当然、光が弱い方が暗く、強い方が明るくなりますね。

見かけの等級は地球からの見え方を表したものです。一方、絶対等級はその星自体の明るさを示していて標準等級、標準光度とも呼びます。

この星は何等級?星の明るさ～見かけの等級編

1.シリウス

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地球から見える恒星の中で太陽の次に明るいのはおおいぬ座のシリウスです。見た目の等級は₋1.46である一方、絶対等級は1.42となります。

ところで、先ほど紹介したように太陽の見かけの等級は-26.7と圧倒的にシリウスより明るいです。では、絶対等級はどうでしょうか。太陽は地球から1億4960万kmのところにあります。それは光年で表すと0.00001581光年ほどの場所です。絶対等級の基準は32.6光年であり、太陽の絶対等級は4.82となります。一方、シリウスは8.6光年ほど離れた場所にあるのです。

見かけの等級で比べると暗いシリウスですが、シリウスと太陽が並んだらシリウスの方がずっと明るく見えるのですね。