🌟地学㉕：恒星の性質
🔭 単元の概要
宇宙には無数の恒星が存在しますが、それぞれの明るさ・色・質量・寿命は異なります。
本単元では、恒星を光度・表面温度・スペクトル型・HR図（ヘルツシュプルング＝ラッセル図）に基づいて分類し、その性質を理解していきます。
💡1. 恒星の明るさと等級
🔸① 見かけの等級（ apparent magnitude ）
- 地球から見た恒星の明るさ
- 小さいほど明るく、6等級が肉眼で見える限界
- 1等級差＝明るさが約2.5倍
🔸② 絶対等級（ absolute magnitude ）
- 恒星を10パーセクの距離に置いたときの見かけの明るさ
- 恒星本来の明るさ（光度）を比較できる
📘《補足》
- 太陽：見かけ等級 ≒ -26.7、絶対等級 ≒ +4.8
- シリウス：見かけ等級 ≒ -1.46、絶対等級 ≒ +1.4
🔥2. 表面温度と色
恒星の色は表面温度に対応しており、高温ほど青白く、低温ほど赤い。
| 色 | 表面温度 | 例 |
|---|---|---|
| 青白 | 10,000K以上 | シリウスB |
| 白 | 約7,500K | ベガ |
| 黄色 | 約6,000K | 太陽 |
| 赤 | 3,000K以下 | ベテルギウス |
- 恒星は黒体放射の法則に従い、ピーク波長が短いほど温度が高い
→ ウィーンの法則：λ\_max × T = 定数
🔬3. スペクトル型による分類
恒星のスペクトル（光を波長で分解したもの）から、表面温度や組成を判別できる。
分類は温度が高い順に O, B, A, F, G, K, M型。
※語呂：「おおばあふぐかも」
| 型 | 温度 (K) | 色 | 例 |
|---|---|---|---|
| O型 | 30,000以上 | 青白 | ζパペーティス |
| B型 | 10,000 | 青白 | スピカ |
| A型 | 9,000 | 白 | ベガ |
| F型 | 7,000 | 黄白 | プロキオン |
| G型 | 6,000 | 黄 | 太陽 |
| K型 | 5,000 | 橙 | アルデバラン |
| M型 | 3,000以下 | 赤 | ベテルギウス |
✅ 水素吸収線の強さも型によって変化する（例：A型星で最も強い）
📊4. HR図（ヘルツシュプルング＝ラッセル図）
HR図とは、横軸に表面温度、縦軸に光度（または絶対等級）を取った図。
🔹基本構造
- 主系列星（Main Sequence）：左上→右下の帯状領域
- 巨星・超巨星：主系列より上方に位置（高光度・低温）
- 白色矮星：左下に位置（低光度・高温）
🔹HR図の読み方例
| 位置 | 特徴 | 例 |
|---|---|---|
| 左上 | 高温・高光度（大質量星） | シリウスA |
| 中央 | 太陽型（G型主系列星） | 太陽 |
| 右下 | 小さくて高温の白色矮星 | シリウスB |
| 右上 | 低温・高光度の赤色巨星 | ベテルギウス |
📘《主系列星の特徴》：質量が大きいほど明るく高温、寿命は短くなる
📐5. 質量・半径・寿命との関係
- 恒星の性質は主に質量によって決まる
- 質量が大きい恒星ほど核融合が速く、寿命は短く（数百万年）
- 小さい恒星は燃焼がゆるやかで、寿命は数千億年以上に及ぶ
✅受験チェックポイント
📌 見かけの等級・絶対等級・光度の関係を理解
📌 恒星の色と表面温度の関係（黒体放射）
📌 スペクトル型（OBAFGKM）と代表星を暗記
📌 HR図の読み方（主系列星・巨星・白色矮星の位置）
📌 恒星の質量・温度・光度・寿命の関係