流星の明るさと痕
2010
長内愛満 對馬史甫子 大谷理嘉 (2年)
村上千敏 畑山佳奈子 加藤成美 (1年)
【青森県立青森南高等学校自然科学部】
研究の目的
1
流星の明るさの変化の仕方で分類する。
2
流星の痕を調べ,流星の経路のどこで痕
が発生するか・痕の発生状況と強さで分類
し,明るさの変化との関係を考える。
3
流星のスペクトルを撮影し,元素を調べ,
流星の明るさの変化との関係を考える。
構成
• 方法
観測と流星の検出,流星の諸量の計算
明るさの変化分類
流星の痕
流星のスペクトル
• 結果と考察
明るさの変化分類と質量の関係
流星の痕
流星のスペクトル
明るさの変化と質量の関係
• まとめ
方法
観測と流星の検出,流星の諸量の計算
•
•
2台の高感度ビデオカメラ用い,
1台にはスペクトルの撮影のため
に回折格子を装着。
8月のペルセウス流星群の撮影を
行った。
昨年までの流星も含め10フレーム(1フレーム=
1/30秒)以上のもの131個(痕が40個,スペクトル
が10個)を解析し,絶対等級,測光質量を求めた。
明るさの変化分類
a 最盛期の割合と中央位置をもとにした分類
等
-5
1
-4
0.9
-3
0.8
最盛期
-2
-1
0.5等
0.7
0.6
0
0.5
1
0.4
2
0.3
中央位置
3
0.2
4
0.1
5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
絶対等級で一番明るい
ところから0.5等以内を最
盛期とし、最盛期の長さ
とその中央位置を求めた。
最盛期が50%以上の
ものをM型,残りは最盛
期の中央位置が60%よ
り後ろのものをP型,
60%より前のものをL型
とした。
b 質量の減少曲線をもとにした分類
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.00
C
0.10
0.20
0.30
0.40
S
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
質量の減少の仕方は,後半に直
線的なものと,カーブし緩やかなもの
の2つがあったので,質量が元の20%
以下になった部分(黄線より下)が
20%以上(青線より左)あったものを
cのカーブ,そうでないものをsのストレー
トとした。
c 明るさの変化のグラフにおける”階段”
等
-5
-4
1
0.9
-3
-2
-1
0.8
0.7
0.6
3
0.5
0.4
0.3
0.2
4
5
0.1
0
階段状に増光している流星が
0
あったので,階段の前後の差が 1以上
1
1等以上のものを選び出した。
2
0
5
10
15
20
流星の痕
•
•
痕が残った流星の動画を『ステラ
イメージ』で静止画に分解した。
『マカリ』で流星の経路
とスカイのカウント値を
測定し,流星の経路上
で痕が出た場所と強さ
を求めた。
• それらの特徴からいく
つかの型に分類した。
流星のスペクトル
•
スペクトルが映った6個の流星を
静止画に分解。
•
痕と同様な方法で
データ処理を行った。
• 水素,ヘリウムのスペ
クトル管の輝線の測定
から得られた1ピクセル
あたりの波長を用い,
流星の輝線の元素を考
えた。
ヘリウムのスペクトル
結果と考察
明るさの変化分類と質量の関係
Lc,Mcなどc型の
ものは質量が小さ
い流星が多く,Ms,
Psなどs型のもの
は質量が大きいも
のが多いことがわ
かった。
流星の痕
分類
• 痕の出た場所
H型:痕が途中から発生
S型:最初から発生
T型:微弱に尾を引くような発生
• 強さ
s:カウント値32以上
m:8~32
w:8未満
No.15:Hm
No.25:Tm
No.17:Sm
Hs,Hm,Hw,Sm,Tm,Tw,dに分類
(図)
横軸:時間、
縦軸:流星の位置(上:発光点,下:消滅点)
左上から右下に伸びる色が濃い直線が流星本体で,
その右側に広がる色つきの部分が痕を表す。
階段(増光)と痕
階段がある流星は階段付近で
出る割合が高く,落差1.25以上の
ものは全て痕があり,落差が大き
ければ痕が出やすい。
痕は階段付近で発生。
痕は流星の表面にある物質
が剥がれることにより発生する
と考えているが,階段になるの
は,流星が二重構造で,内部
が蒸発し始めた時に痕が発生
したと考えられる。
No.15:Hm
流星のスペクトル
• 6個の流星の波長分布をグラフにした。
(波長感度補正はしていない)
• 解像度が悪いので元素の特定は難しい。
• 5個くらいのピークが見られる。
450nm付近Ca、Mg+ 、Fe
520nm付近Mg、Fe
600nm付近Na
680nm付近N2
6番は長波長が画面からはみ出てい
780nm付近O、N
て切れてしまっている。
• 1番・2番の流星は様々な元素の光が多く出ている。
• 3番の流星は他の流星に比べてMg,Feが出ていない。
• 6番の流星はMg,Feが多く出ている。
明るさの変化と質量の関係
《流星番号92》
•
Ps型,質量47.6mgで消える直前
でも5.0mgあった。
No2 (92)
•
明るさの変化が一定になった後半,
スペクトルの波長分布に変化が
見られない。
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
800-900
700-800
610-700
550-610
460-550
400-460
350-400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
フレームNo
このことから,番号92は消滅ちかく
まで質量が大きく,最後まで流星本体
の物質と大気が光っている。
カウント値計
300
No2(92)
250
5-6
7-9
10-12
13-15
16-18
200
150
100
50
0
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900
波長(nm)
《流星番号87》
•
Lc型,質量15.4mgで明るさが減
少し始めた時点で2.0mgだった。
•
明るさが減少し始めたところから,
610nm以上(O,N,N2)の波長の光
の割合が減少している。
No1 (87)
100%
800-900
700-800
610-700
80%
550-610
460-550
60%
400-460
350-400
40%
20%
このことから,後半質量が小さくなっ
てしまったことで大気を発光させられず,
本体のみの光となった。
その分エネルギーの消費が少なく,
流星が消滅するまでの寿命が延び,質
量の減少曲線がカーブしたと考えられ
る。
0%
1
2
3
4
5
6
7 8 9 10 11 12 13 14 15
フレームNo
No1(87)
カウント値計
300
250
200
3-5
6-8
9-11
12-14
150
100
50
0
350
400
450
500
550
600 650
波長(nm)
700
750
800
850
900
まとめ
流星の明るさの変化を分類することによって
痕が増光時に出るという結果が得られ,また,
明るさの変化が質量の大小や光っている物質
によって異なるのではないかと考えられた。
しかし,痕のデータ処理に時間がかかって
しまうことや,スペクトルは波長感度補正が行
われていなく,データも少ないので確かなこと
がいえないのが課題だ。
参考文献
・阿部新助,矢野創,海老塚昇,春日敏測,杉本雅俊,渡部潤一 2002
・『流星に生命の起源を求めて』
天文月報 2002 vol.95 No.11 日本天文学会
・国立天文台 2008 『理科年表2009』 丸善
・天文観測年表編集委員会編 『天文観測年表2009』 地人書館
・橋本司 2009 『確定流星群,64群の公式名称決定!』
月刊天文ガイド10月号誠文堂新光社
・渡部 潤一 1995『アマチュアのための太陽系天文学』
シュプリンガー・フェアラーク東京
使用ソフト
・UFOCaptureV2,UFOAnalyzerV2 SonotaCo
・ステライメージver.5
AstroArts Inc.
・マカリ
国立天文台,AstroArtsInc.
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