「星見アプリ」を公開しました:満月が高い夜は、暗い海辺でも街なかと同じくらいしか星が見えない

月明かり・薄明・街明かりから、肉眼で何等星まで見えるかを計算する星見アプリを作りました。満月が高く昇った夜は、暗い海辺でも見える星が6分の1ほどに減り、住宅地や市街地の月のない夜と同じくらいになります。水平線の近くの星が暗く見える理由もまとめます。

この記事の見出し

星見アプリを公開しました。この記事は、アプリを作るために論文を読んで調べたことと、アプリで計算した結果をまとめたものです。釣りとは直接関係しません。

夜の釣り場では、空を見上げる時間がけっこうあります。見えている明るい星が何なのか、今夜はどのくらい星が見えるのかを、その場で調べたくて作りました。

できること

  • 全国239地点 (潮見アプリと共通) の、選んだ時刻の星空を描きます。現在地から探すこともできます
  • 星座線と星座名、明るい星の名前、月と5つの惑星を描きます
  • 月明かり・薄明・街明かりから、肉眼で何等星まで見えるかを計算し、見えるはずの星だけを描きます
  • 画面を赤くして、暗さに慣れた目を崩しにくくできます

ふつうの星座早見との違いは、3つ目です。星座早見は、空がいちばん暗いときに見える星を全部描きます。実際の空では、月が出ていたり、薄明が残っていたり、街明かりがあったりして、暗い星から見えなくなります。このアプリは、その条件で見えるはずの星だけを残します。

見える星の数は、空の明るさで決まる

星が見えるかどうかは、星の明るさと、その後ろの空の明るさの比べ合いです。昼に星が見えないのは、星が消えたからではなく、空が明るすぎるからです。夜でも同じことが小さな規模で起きています。

アプリでは、空の明るさを3つに分けて足しています。夜空そのものの明るさ (街明かりを含む)、月の光が空気に散らされた明るさ、日没後と日の出前に残る薄明の明るさです。月明かりは Krisciunas and Schaefer (1991)、薄明は Patat ら (2006) の式を使いました。その空で何等星まで見えるかは、Schaefer (1990) の式で出しています。式の中身と、どこまで確かめたかはアプリのページに書きました。

以下の数字は、すべてこのアプリと同じ計算で出したものです。空の澄み具合は「ふつう」(減光の係数0.30) にしています。

街明かりで、見える星は10分の1以下になる

月も薄明もない夜に、真上で見える限界の等級と、地平線より上で見えるはずの星の数を、街明かりの段階ごとに並べます。大洗で、新月に近い2027年1月7日の21時の空です。段階の区切りは、環境省の夜空の明るさ調査が載せている目安に合わせました。

街明かり (真上の空の明るさ、等級/平方秒角)真上で見える限界 (等)見えるはずの星 (個)
とても暗い (21.3)6.21,667
山や海の暗さ (20.5)5.7880
郊外 (19.5)5.0364
住宅地 (18.5)4.2148
市街地 (17.5)3.9132

地平線より上にある6.5等までの星は、この時刻で4,425個です。とても暗い空でも見えるのはその4割弱で、市街地では3%ほどです。とても暗い空と市街地を比べると、見える星の数は市街地のほうが13分の1ほどになります。

市街地の空は住宅地の空より2.5倍明るいのに、見える星は148個から132個にしか減っていません。これは目の仕組みによるものです。Schaefer (1990) の式は、暗いところで働く見え方と、明るいところで働く見え方の2本に分かれています。空が明るくなると、暗いところの見え方は急に効かなくなり、明るいところの見え方に入れ替わります。明るいところの見え方は、背景が少し明るくなっても限界があまり変わらないので、限界は4等前後で下げ止まります。ただし、2本の式をどこで切り替えるかは、論文とアプリで違います (アプリのページの見える限界の等級に書きました)。住宅地の4.2等は、論文の切り替えどおりなら3.9等ほどになります。

満月が高い夜は、暗い海辺でも住宅地なみ

同じ大洗で、満月に近い2027年1月22日の21時の空を計算しました。月は輝面比100%で、高さ49.6°にあります。冬の満月は高く昇るので、月明かりの影響がいちばん大きく出る季節です。

街明かり月あり: 真上の限界 (等)月あり: 見えるはずの星 (個)同じ時刻で月を消した場合 (等 / 個)
とても暗い (21.3)3.91406.2 / 1,671
山や海の暗さ (20.5)3.91405.7 / 890
郊外 (19.5)3.91375.0 / 365
住宅地 (18.5)3.91334.2 / 152
市街地 (17.5)3.81273.9 / 133

満月が高く昇った夜は、暗い海辺でも見える星が6分の1ほどに減り、住宅地や市街地の月のない夜と同じくらいになります。山や海の暗さの空で、890個が140個です。この夜の月明かりは、真上の空を2,423 nL (ナノランバート、明るさの単位) だけ明るくします。住宅地の夜空そのもの (1,357 nL) より明るく、市街地 (3,408 nL) に近い量です。これが足されるので、もとの空の暗さの差はほとんど消えます。

月明かりのせいで見えなくなるのは、主に4等より暗い星です。1等星や2等星、星座の形を作る明るい星の多くは、満月の夜でも見えます。

夜のどの時間に月が出ていて、どこまで昇るかは、月明かりカレンダーで調べられます。

夕方は、太陽が地平線の下15°まで沈むと暗くなりきる

日が沈んだあとの空は、太陽が沈むにつれて暗くなります。山や海の暗さの空で、月のない夜の、真上で見える限界を太陽の高さごとに出しました。

太陽の高さ (度)真上で見える限界 (等)
−52.5
−63.1
−83.7
−103.9
−124.7
−145.5
−155.7

太陽が地平線の下6°まで沈んだころ (市民薄明の終わり) に、3等星まで見えるようになります。夜の暗さになるのは、太陽が15°ほど沈んだときです。Patat ら (2006) がチリのパラナル天文台で測ったところ、太陽が15〜16°沈んだあたりで、空は夜の明るさに戻りました。天文学で夜の始まりとされる18°より、少し手前です。

ただし、この薄明の式は標高2,600 m の天文台のもので、海辺の値ではありません。アプリでは、論文が報告している標高600 m の観測所との差をもとに、気圧の比 (約1.36倍) で明るくして使っています。この直し方は私の仮定です。

水平線の近くの星は、5°の高さでも2等星が見えにくい

海辺では、空を水平線まで見渡せます。ただ、水平線の近くの星は、同じ星でも真上にあるときより暗く見えます。低い星の光は、空気の中を斜めに長く通ってくるからです。

山や海の暗さの空で、月のない夜に、高さごとの見える限界を出しました。大気路程は、星の光が通る空気の厚さを、真上を1として表したものです。

高さ (度)大気路程 (真上を1)見える限界 (等)
901.005.7
601.155.6
302.005.1
202.924.6
105.643.6
510.341.9
219.26−1.3

高さ30°では、真上より0.6等見えにくくなる程度です。10°を切ると急に見えにくくなり、5°では2等星が見えるかどうかの境目です。水平線から昇ってくる星は、明るい1等星でも、昇ってすぐには見えないことがあります。

この計算には、地平線の近くで空が明るくなる分も入っていますが、街明かりがどの方角にあるかは入っていません。街のある方角の低い空は、この表よりさらに見えにくくなります。

できないこと

  • 雲やもや、湿気は入れていません。空の澄み具合を2段階から選ぶだけです
  • 見える限界は、目が暗さに十分慣れたふつうの人の目安です。Schaefer (1990) は、観察との差を0.5等ほどとし、よく星を見ている人はそうでない人より1等以上暗い星まで見えることがある、と書いています
  • 計算のほかの限界は、アプリのページにまとめました

使ったもの・参考文献