小学生向けにわかりやすく「宇宙の測り方」を解説【自学に最適】

宇宙はとても広い場所です。

星や惑星、銀河など、たくさんのものが無限に広がっています。

でも、こんなに広い宇宙の中で、どうやって星や銀河の距離を知るのでしょうか？

驚くことに、科学者たちは特別な方法を使って、宇宙の遠くのものまでの距離を測っているそうです。

この記事では、その不思議な方法について学んでいきましょう。

視差を利用する方法

視差とは見る場所の違いによる、天体などの見える方向の違いのことをいいます。

視差をどのように利用しているか以下解説していきます。

地球の動きを利用する

地球は太陽の周りを1年で1周します。

この動きを利用して、6か月ごとに星の位置を観測すると、星が少し動いて見えることがあります。

これは「視差」と呼ばれる現象で、この動きを使って星までの距離を計算することができます。

視差は、地球の動きによって星が見える位置が変わることを意味します。

この変化を正確に測定することで、星までの正確な距離を知ることができるのです。

三角法を使う

視差を利用して、三角法という計算方法を使います。

これは、三角形の3つの角と辺の長さの関係を使って、星までの距離を求める方法です。

具体的には、地球から見た星の位置と、6か月後の地球から見た星の位置を使って、三角形を作り、その三角形の辺の長さから距離を計算します。

この方法は、比較的近くの星の距離を測るのに適しています。

視差を使う場合の注意点

しかし、視差を使った方法は、近くの星にしか使えません。

とても遠くの星や銀河までの距離を測るには、他の方法を使う必要があります。

視差の方法は、数千光年以内の星の距離を測るのに適していますが、それ以上の距離の星や銀河の距離を知るためには、光の明るさや赤方偏移という別の方法を利用する必要があります。

光の明るさを利用する方法

絶対光度と見かけの光度

星や銀河が放つ光の明るさを利用して、その距離を計算することができます。

星には「絶対光度」と「見かけの光度」という2つの明るさがあります。

絶対光度は、星が実際に放つ光の明るさを意味します。

一方、見かけの光度は、地球から見たときの星の明るさを意味します。

これらの2つの明るさの差を比較することで、星までの距離を計算することができます。

標準光源としてのセファイド変光星

セファイド変光星という特定の星は、一定の周期で明るさが変わります。

この星の周期と明るさの関係を使って、距離を計算することができます。

セファイド変光星は、宇宙の中で「標準光源」として利用されることが多いです。

これは、この星の明るさと周期が一定の関係にあるため、その明るさを基準にして他の星や銀河の距離を計算することができるからです。

遠くの銀河まで測定する方法

光の明るさを利用する方法は、遠くの銀河までの距離も測ることができます。

この方法を使うと、宇宙の果てまでの距離を知ることができるのです。

特に、セファファイド変光星のような特定の星を利用することで、遠くの銀河までの距離を正確に計測することができます。

この方法は、数百万光年、あるいはそれ以上の距離にある銀河の距離を知るのに非常に役立っています。

赤方偏移を利用する方法

赤方偏移とは、遠方の天体から到来する光の波長が長くなる（赤くなる）現象のことです。

宇宙の拡大を利用する

私たちの宇宙は、絶えず拡大しています。

この拡大する宇宙の中で、遠くの銀河の光は赤くずれて見えることがあります。

これを「赤方偏移」と呼びます。

この現象は、宇宙の拡大によって光の波長が伸びることで起こります。

光の波長の変化を計測する

赤方偏移は、光の波長が長くなることで起こります。

この波長の変化を正確に計測することで、銀河までの距離を知ることができます。

特に、非常に遠くの銀河の距離を測るのにこの方法は非常に有効です。

宇宙の最も遠い場所まで測ることができる

赤方偏移を利用する方法は、宇宙の最も遠い場所までの距離を測ることができます。

これにより、宇宙の全体像や、どのようにして宇宙が形成されてきたのかということについての情報を得ることができます。

まとめ

宇宙の距離を測る方法は、地球の動きや光の明るさ、宇宙の拡大といったさまざまな現象を利用しています。

これらの方法を組み合わせることで、私たちは遠くの星や銀河、さらには宇宙の果てまでの距離を知ることができます。

宇宙は広大で複雑ですが、科学者たちの努力によって、その秘密が少しずつ明らかになってきています。

今後の研究からも目が離せません！