光の速さはどれくらい？天文単位・光年・パーセクの換算も化学系科学館がわかりやすく解説

ライター／たかはし　ふみか

高校は化学部、大学は工学部化学系の科学館職員。理科教育にかかわる仕事がしたかったから、科学館の仕事が大好き。子供の頃、おじいちゃんに一番速いものは?と聞いてら一番速いものは光と教えてもらったおじいちゃん子。

光の速さってどれくらい？

光はどれくらい速いのでしょうか。光の速度では秒速30万㎞です。地球は1周、およそ4万㎞。つまり、光は1秒で地球を7周半することができるのです（注意：光はまっすぐ進むので、あくまで速さの例えです）。しかし速すぎてどれだけ速いのかピンときませんね。ここでもう少し身近なものと比べてみましょう。人や乗り物の速度は目安としてみてくださいね。

大人の歩行　　秒速1.2~1.3m（時速4.5㎞の場合）
自動車　　　　秒速16.7m（時速60㎞の場合）
飛行機　　　　秒速250m（時速900㎞の場合）
音　　　　　　秒速332m（海抜0m、0℃の場合）
地球の自転　　秒速460m
アポロ10号　　秒速11㎞（最高速度）
ヘリオスB　　秒速70㎞　
光　　　　　　秒速30万㎞

アポロ10号はアメリカの宇宙船で1969年に宇宙へと旅立ちました。このアポロ10号が帰還する時の最高時速が39,897㎞で、人間が乗った捕り物の史上最速の速さとしてギネス世界記録となっています。では人間が作り出したものの中で最も速い物は何でしょうか。人工物の最速は、ヘリオスBという太陽探査機です。ヘリオスBは秒速70.2㎞、時速252,792㎞というスピードで動いています。

一方、光は毎秒約30万㎞の速さで進み、時速にすると10億8000万㎞です。ギネス記録と比べても圧倒的に光の方が速いことがわかります。

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光の速さは距離になる？

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距離とは、ふたつのものや場所の間の長さ、隔たりがどれくらいかという事を表すものです。そして速度とは単位時間当たりの物体の位置の変化量のことで、単位にはm/s、㎞/sなどがあります。

距離の話をするときに「駅までの距離は5秒」「学校までの距離は4㎞/s」なんて言い方はしませんね。しかし光年は距離の単位となるのです。年とついて時間の単位のように思えるのに、距離の単位とはどういう事でしょうか。まずは光年の定義を見てみましょう。

天文学で用いられている長さの単位の一つ。光が真空中を1年かかって進む距離を1光年という。
光の速度は毎秒約30万キロメートルであるから、1光年は約9兆4600億キロメートル（1ly＝9460730472580800m）に相当する。
光年はもっぱら太陽系外の天体までの距離を表すのに用いられている。太陽系にもっとも近い恒星ケンタウルス座α(アルファ)星（日本からは見えない）は太陽から4.3光年、銀河系円盤の半径は約5万光年で、太陽系は銀河系の中心から約3万光年のところに位置している。

出典：「光年」コトバンク

広大な宇宙。地球に最も近い恒星の太陽ですら、約1億4960万㎞先にあります。宇宙の星の位置を考えるときに〇m先、〇㎞先ではわかりづらいですね。そこで最も速い光が進む距離を基準に、〇光分、〇光年と距離を表しているのです。それでは、光の速さの単位とその距離を見てみましょう。

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1光秒＝299 ×10⁶m
1光分＝17×10⁹m
1光時間＝1.079 ×10¹²m
1光年（ly）＝9.46×10¹⁵m

約1億4960万㎞先の太陽の光が地球に届くまでにかかる時間は、8分19秒です。この距離は8光分19光秒と表されます。光年、光分、光秒といっても時間の単位ではないのに注意してください。

1光年の単位はly、Light Yearの頭文字で表されています。1光年は約10兆㎞です。太陽の次に明るく見える恒星のシリウスは8.6光年、北極星は430光年離れたところにあります。一方、身近な天体である月までの距離は約38万km。1.3秒程度で地球に光が届きます。

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オリオン座の星までの距離

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光年の具体例として、冬の代表的な星座オリオン座を見てみましょう。オリオン座で最も明るいリゲルは約700光年先にあります。一方、同じくオリオン座のベテルギウスは約550光年先。星座は天球に貼りついて平面のように見えますが、実は大きさも明るさも距離も全然違うのです。

宇宙の単位

光年を学んだところで他の宇宙での距離の表し方も解説します。

太陽と地球が基準、天文単位

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先ほど地球と太陽の距離は約1億4960万㎞と説明しましたね。この地球と太陽との間の平均距離、1.49597870×10¹¹ m（1.50×10⁸㎞）で1天文単位(au)となります。

太陽から木星までの距離は7.78×10⁸㎞で5.2天文単位、土星までは1.43×10⁹㎞で9.6天文単位。最も遠い惑星の天王星までは2.87×10⁹㎞で19.1天文単位です。地球と太陽の距離と比べてどれくらい遠いのか、なので距離をイメージしやすいですね。

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パーセク

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約 3.086×10¹⁶ m（約3.2616光年）を1パーセク、 pcと表します。パーセクとは「parallax（視差）second（秒）」のことです。3.26年とはずいぶん中途半端な数字ですね。

このパーセクの定義は、「1天文単位が1秒の角度を張る長さ」とされています。この説明ではますますわかりませんね。もう少しかみ砕いて説明していきます。キーワードは「年周視差」と「秒角」です。

年周視差
地球の公転運動による視差によって、天体の天球上の位置が公転周期と同じ周期で変化しているように見える現象

秒角
1度の1/3600

プラネタリウムをイメージしてください。プラネタリウムの天井は半円状になっていて、そこに星が映し出されていますね。地球から星を見るときも同じように、天球という仮想の球面に張り付いているように見えます。下の図を見てください。実際の星の位置が遠ければ遠いほど、年周視差は小さくなることがわかります。

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そもそも視差って何？という人もいるでしょう。視差とはある天体を2地点から見たときの方向の差のことです。地球は太陽の周りを公転しています。そのため、実際はほとんど運動していない星の位置が変化して見えることを年周視差と言うのです。

光の速さ換算表

最後に今回学習した天文単位、光年、パーセクの換算を確認しましょう。天文単位は地球から太陽までの距離、光年は光が1年で進む距離、パーセクは1天文単位が1秒の角度を張る長さでしたね。

image by Study-Z編集部

1光年は約9.46×10¹⁵ m、約6.32×10⁴ au、約3.07^-1 pcとなります。つまり光は1年で約9.46×10¹⁵ m、約6.32×10⁴ au、約3.07^-1 pc進むという事になるのです。

光の速さはどれくらい？

圧倒的に光は速く、宇宙規模では光が距離の単位となっています。北極星までの距離は430光年。つまり地球が見ている北極星は430年前の姿なのです。そして最も近い恒星の太陽ですら、光が届くのに8分以上かかり地球から太陽までの距離は約1億4960万㎞、8光分19光秒も離れています。いかに宇宙が広いかがわかりますね。

光の速さを基準とした距離の表し方は他にもあります。太陽までの距離、1億4960万㎞（8光分19光秒）は1天文単位、1auと表されるのです。また、約3.09×10¹⁶ m（約3.26光年）を1pcと表します。