光害地での天体撮影(冬の南天に広がる星雲)2017/11/22

20171122馬頭星雲からオリオン大星雲
勤労感謝の日に向かって次第に天気が崩れる予報でしたが、昨夕はまだよい星空でした。夜半頃起きだして何か観察しようと思いましたが、ここ数日ひととおり彗星ばかり撮影したので、今日は違うものを…と悩んでしまいました。

登ってきたシリウスを仰いでいるうちに、久しく「わし星雲(かもめ星雲)」すなわちIC2177を撮ってないなぁ…前に撮ったのは学生の頃フィルムカメラだったかなぁ…何十年前かなぁ(笑)…撮ってみようかなぁ…と連想が進み、撮影してみることにしました。

と言っても機材を準備した0時時点でまだ低かったので、小手調べとしてオリオン座の三つ星下に広がる馬頭星雲や燃える木、大星雲あたりまでを1枚に収めてみました(左画像)。約90分露出で、光害カットフィルターのみの使用です。ストレートに撮ると大星雲の高輝度部分が白飛びしますが、今回は撮影練習と言うことで未対処。

派手目な処理は好きではないけれど、光害あふれる平地でどこまで写っているか確かめるのに、ガチガチに仕上げてみました。うーん…。いまいち。見えないものが写るというのはワクワクしますが、いっぽうで「なんか違う…」という思いもあるんです。目的にもよるんですけどね。なお大星雲南側に左右に流れる傷のような淡い線が見えますが、これはたくさんの静止衛星と思われます。

20171122_IC2177付近
さて、やっとIC2177が南中前の時間になりました。本当に写したかったのはこっちです。2時間露出の設定で開始したところ、わずか20分で南から雲がやってきて、あっと言う間に全天曇ってしまいました。右画像は使えるコマだけで合成したもの。ザラザラですね…。うーむ、残念。またいつかリベンジしましょう。

IC2177は撮影者によって構図、画像処理、画角などがかなりバラバラ。これほど「定番」がない星雲も珍しいでしょう。鳥の形に見せるため故意に傾けたり、中心部のアップだったり、冬銀河と一緒に広写野で撮影したり…。右はIC2177の赤い星雲だけでなく、NGC2353やNGC2345などの美しい散開星団を一緒に収めるため、意図的に星雲を右へシフトしています。

天の赤道より南にある天体を当地で撮ると、必ず画像南側が大きくかぶります。街灯やカラオケ屋の光は「不夜城」のごとく明け方近くまで容赦ありません。南の空にも面白い天体はたくさんありますが、どうやっても光害は避けられないわけです。南側の淡い星雲をカメラに収めるのは果てしない努力と飽くなき探究心が必要ですね。(※右画像はあれこれいじって光害カブリを誤魔化しています。)

参考:
光害地での天体撮影(しし座の三連銀河)(2017/03/01)
光害地での天体撮影(かみのけ座のNGC4565)(2017/03/02)


三日月・土星・水星が並ぶ夕空2017/11/21

20171121月・土星・水星が整列
午後の通院が終わる頃にはもう日が暮れて、西が夕焼けに染まっていました。出がけに重たいデジカメをカバンに忍ばせ、三脚も持参しました。そう、帰りに寄り道をして三日月を撮りたかったのです。

どちらを向いても低空まで雲が全くなく、素晴らしい透明感。街並みの上にはもう月が輝いています。今日は月の下に土星と水星が見えるはず。でもタイミングが遅いと惑星は低空にかき消えてしまうでしょう。私は病気のため徒歩移動すらおぼつきません。でも17時を過ぎると水星の高度は5°を下回り、また低空まで見える場所を探すのもなかなか大変。時間との勝負ですね。怪我をしないよう慌てずに歩きながら目で『ロケハン』し、同時に空の暗さや前景とのコントラスト、そして撮影条件を頭で計算してゆきます。

そうして撮ったのが左写真。撮影時の月齢は2.86、土星は中央やや上の輝星。水星は右下の木々のすぐ上にいます。水星は24日に東方最大離角を迎えますから、今が見頃ですね。他にも細かな星がたくさん写っていますよ。当地からこの方向は航空機の航路になっていて、飛び交う飛行機を避けるのに苦労しました。

昨日は三天体がもっとコンパクトに集っていたはずですが、当地では雲が多く見えませんでした。今夕見ることができて本当に良かった…。撮影できたことはもちろんですが、目で見た生の景色の美しさときたら…。まさに至福のひとときでした。撮影を終え、ふと北東を見ると低空に虹星カペラが輝き始めて、惚れ惚れするようなカラフルさ。今夜も素敵な星空になりそうです。

虹星カペラと星の瞬き[3]2017/11/13


ぎょしゃ座のカペラが低空でカラフルに輝く「虹星」の調査、3回目(最終回)です。今回は「カペラが低空に位置する以外に虹星たる理由はあるか」を考えてみましょう。実は今までの記事で触れていなかったことがありました。1等星が低空に滞留する時間幅を調べる際に感じたのですが、「本当に見えるか」ということと、「その1等星がどの季節に低空なのか」という現実的な面です。自然は計算だけで語れませんから、これは意外に重用かと思います。

左下画像は同一カメラで撮影した、茨城と沖縄との南空比較です。地平線を揃えてあるので、恒星高度差はまさに緯度の違いを物語っています。さて、実は茨城からカノープスは見えるのですがこの画像には写っていません。かなり低空まで開けた場所で撮ってますが、それでも森に隠れてしまってます。茨城からカノープスを見るには見晴らしよい屋上や高い丘を利用したり、霞ヶ浦北岸など南方向の視程が良い場所で探す必要があるんです。

南天の星の見え方と緯度
前回示したグラフで計算上はカペラ並みに低空滞留時間幅があると分かりますが、実際に見えるかどうかは別問題。天気の要素も加味すると「カノープスは茨城からほとんど見えない星」と言っても過言ではありません。

いっぽう沖縄では時期さえ選べば低空に雲があってもチラッと顔を出すような高さ。個人的には水星よりずっと見やすいという印象があります。この様な現実から「本州以北でカノープスが『虹星』になる可能性は極めて少ない」と言えるでしょう。

よくニュースで「宵の明星をUFOと見間違えた」なんて笑い話が定期的に世間を騒がせますね。これはつまり「空に詳しくない多くの方が、宵の明星が目に入る時間帯に屋外にいる」ことを示しています。もし「明けの明星」だったらどうでしょう?「明け方3時ごろ東の空にUFOが見えた」という話は全く聞きませんね。星に興味の無いほとんどの方は、明け方寝ているからです。こうした標準的な人間生活は星の呼び方にも影響するのではないでしょうか。学者や天文愛好家が愛称を付けるなら時間帯など関係ないかも知れませんが、一般的な呼称は多くの場合、市民の視線が集中する夕方や宵などの状況が色濃く反映されると思われます。

もちろんこれは些細な考えに過ぎません。でもまぁ、この考えに従って1等星をあらためて見てみましょう。下の図は北天代表としてカペラとデネブ、南天代表としてアンタレスを例に、札幌市、つくば市、那覇市それぞれで「高度20°以下に見える時間帯」を1年間計算したものです。横軸は日付、縦軸は1日の時刻で、下から上、左から右へ時が流れます。1等星が輝く航海薄明・航海薄暮を昼夜境界とし、薄茶色のところが低空に見える時間帯を表します。

1日24時間に対し1恒星日は約4分短いので、低空に見える時刻が少しずつ早まる様子が分かりますね。観察地によって低空滞留時間幅が異なるのは前記事のグラフで示した通りですが、ここで注目したいのは「季節のずれ」。カペラは晩秋から初冬に航海薄暮直後の宵空低空に昇り、都合が良いことに「空気が揺れやすい冬の瞬きシーズン」に差しかかっています。対してデネブが昇り始めるのは晩春から初夏のころ。瞬きシーズンは終わりに近く、更に日本では梅雨時に重なるので「デネブが宵空低空で『虹星』になるチャンスはカペラより少ない」と予想できるでしょう。赤緯がカペラとほぼ同じなのにデネブが虹星と呼ばれないのは、こんな理由があるのかも知れません。

【1等星が低空に見える時期・時刻・観測地の関係】
  札幌 つくば 那覇
カペラ
カペラ・札幌
カペラ・つくば
カペラ・那覇
デネブ
デネブ・札幌
デネブ・つくば
デネブ・那覇
アンタ
レス
アンタレス・札幌
アンタレス・つくば
アンタレス・那覇


また時間帯に注目すると、デネブはカペラより2時間も遅いことが分かります。どの観察地であれ19時を過ぎてしまうので、もう家に入っているか、すでに酔っ払って街明かりが虹色に見えるか(笑)、仕事疲れでうつむいて帰宅といった状況も多いのではないでしょうか。偏見かな?

20171025・1等星の虹色比較
「虹星」の呼称が現代日本で生まれたわけじゃないですから、これらの説は半分くらい眉唾もの。ですが、「カペラは低空に長く見えるからじゃない?」と受け売りのひと言で片付けるのでなく、こうして複合的に様々な可能性を考え深めてゆくことはとても大事な気がします。私たちは大抵、ぼんやりした理解ではっきり確かめないまま先へ進んでしまうことが多いですから。

最後にもうひとつ、恒星自身の色のことです。ご存じのように1等星を見比べるとオレンジや赤に片寄っていたり、青白かったりと、差があります。またあまりにも低空だと1等星どころか金星などでも青や緑成分がそぎ落とされ、全て夕日色になってしまいます。左画像は低空で虹色になっている各1等星を「流し撮り」で撮り比べたもの。線状の軌跡はおよそ2、3秒の通過です。赤い星で有名なオリオン座のベテルギウスは虹色の変化も赤や黄色が多く、青はほとんどありません。反対に青白いこと座のベガは赤やオレンジに変わる瞬間が少ないです。

つまり、まんべんなく七色に変わるには大元の光に可視光全域が偏らず入っている必要がありますよね。この点カペラは太陽とそっくりなスペクトルですから申し分ありません。前述の時期的要素や人間側の都合も考慮すれば、「カペラは日本から見える1等星の中で最も優れた虹星」と言えるのではないでしょうか。(おわり)

【おまけ】

大げさな機材を使わなくても、1等星の虹星状態を撮影することができます。下の2例は軽望遠レンズ+APS-C一眼レフを、三脚無しで1等星に向けて手持ち撮影したもの。意図的に揺らしています。高度おおよそ10°から20°(ほんの少し見上げる程度の高さ)の範囲にある1等星が虹色に写しやすく、それより高いと虹分離が少ないしカメラを構えるのも負担、また低すぎても暗くて写りにくいし盗撮とも誤解されますからご注意(笑)

レンズは100mmから200mm程度、ピント無限大(オートフォーカスは外す)、感度は最低(ISO100から200程度で十分)、5秒程度の露出です。撮影地や方角で光害の程度が変わるので、絞りを調整してください。「真っ黒の背景に恒星軌跡がうっすら写る」程度が良い写し方です。軌跡がクッキリ白飛びしたり、背景が明るい場合は虹色にならないので失敗です。ズームコンパクトカメラでもできるし、慣れればもっと大きなレンズやフリークランプの望遠鏡でもできますよ。仕上げるときはなるべく背景がニュートラルになるようにした後、輝度や彩度を調整してください。

この撮影方法を初めて知ったのは数年前、SpaceWeatherサイトのギャラリーでした。わざと揺らしたり、文字や模様を描いたり…月光や薄雲があっても何とか撮影できちゃいます。とても面白く遊び感覚で試せますから、ぜひどうぞ。

  • 20171009シリウス・フリーハンド撮影

    シリウス・手持ち撮影
  • 20171008アルクトゥルス・フリーハンド撮影

    アルクトゥルス・手持ち撮影


虹星カペラと星の瞬き[2]2017/11/12


ぎょしゃ座のカペラが低空でカラフルな虹色に輝く「虹星」の状況を詳しく調べています。今回は2回目で、「カペラが他の1等星に比べて低空に位置する時間が長いかどうか」「それはどの程度なのか」を見てみましょう。

北点の日周運動
明るい1等星は大気の揺らぎ(シンチレーション)によって虹色に分離し、不規則かつ短周期で激しく色が変化します。この効果は一般に低空ほど顕著であることを最初の記事で述べました。従って、カペラが虹星と言われるためには、低空に留まる時間が長いことが必須条件となるでしょう。まず、星の日周とはどんな動きだったか見てみましょう。

右画像は北天の北極星を中心に星々が日周する動きを撮ったもの。回転の向きは「反時計回り」です。北を向くと東は右方向なので、東(右側)から西(左側)へ向かう動きは、日中の太陽と同じですね。でも太陽と違うのは「北天の一部の星々は沈まないことがある」という点。北極星自身もそうだし、北極星からある程度離れていても、地面すれすれを横切って沈まないところを通過する星があります。このような星は「周極星」と言います。

天の南北および天頂を通る線を「子午線」と呼びますが、天の北極より下側にも子午線は伸びています。周極星が天の北極より下側の子午線を通ることを「子午線下方通過」または「下方子午線通過」と呼ぶこともあります。対して天頂側の子午線を通過することは「子午線(上方)通過」あるいは「南中」と表現します。星がどこにあるかで日周の状況が変わるため、「恒星が低空に何時間見えるか」は恒星座標が大きく影響するでしょう。星々の位置を表す座標として地球の経度緯度を天球に延長した「赤経赤緯」を使うと都合が良いので、以降は多用します。日周の動きに大きな変化をもたらすのは、天の南北方向の位置、つまり赤緯です。

恒星の日周
左はステラナビゲーターで描いた「茨城県つくば市における12時間の恒星日周」。空全体を円形に収めています。子午線上の黄色の数値は高度を表し、円の中央が天頂、円周が地平線です。月明かりや光害の無い真冬、障害物の無い砂漠の真ん中で12時間固定撮影したらこんな写真が撮れると思います。可能ならやってみてください。

天の北極(ほぼ北極星の位置)の高度は、観察地の緯度に一致します。つくば市は北緯約36°ですから、この図もそうなってますね。周極星となる範囲は天の北極を中心にこの高度を半径とする円内であることが分かるでしょう。ところで、仮に地平から10°の高さまでを「低空」とした場合、北北東から昇る星、真東から昇る星、南東から昇る星など異なる方角で比較すると、明らかに軌跡が異なりそうです。1等星限定で考えた場合、軌跡の違いをもう少し詳しく比べてみましょう。

1等星の日周
右図は1等星代表として「ぎょしゃ座のカペラ」「わし座のアルタイル」「さそり座のアンタレス」の位置を表したもの。○印は30分ごとの位置です(※もちろん三つ全てが同一タイミングで昇るわけではありません、念のため。)同じ30分間隔でありながら、結構異なっていますね。0°から10°までの移動に注目すると、アルタイルに対してカペラやアンタレスは時間がかかるようです。また、10°まで昇るのに要する時間と10°から没するまでの時間は、一つの恒星では同じようです。

考えてみればこれは当然で、赤緯に関わらず一周に要する時間は同じなのに、天の赤道付近と極付近とでは移動距離がまるで違う、と言う事実の反映です。地球上で考えても同じで、例えばつくば市は約375m/sで日周しますが、赤道上では約464m/sという速さです。もちろん北極点上なら0m/sですよね。

ここでひとつ疑問が。右上図はあくまで茨城県つくば市の状況。恒星の見え方は観察地の緯度によっても影響を受けますね。例えば本州からほとんど見えない「りゅうこつ座の1等星カノープス」も、沖縄で見ればかなり高く昇ります。更に南のグアム島などへ行けば、本州から決して見えない「みなみじゅうじ座の1等星アクルックスとミモザ」も見えるでしょう。更に南のニュージーランドからはカペラがほとんど見えません。1等星の低空滞留時間幅を調べるには観察場所まで考慮しなくてはいけないのです。

恒星が低空に見える時間幅
かなりややこしくなったので、自前でプログラムを作って低空滞留時間幅を秒の精度まで計算し、左図を作成しました。日本から見える1等星を11個セレクトし、「1恒星日=約23時間56分4秒=恒星が日周して元の位置に戻るまで」の中で高度10°以下に見える時間幅(昇るときと沈むときの合計)を計算してあります。横軸は観察地の北緯で、赤道を原点とし、北半球中緯度の都市をカバーする北緯50°まで調べました。グラフのうち、恒星赤緯がマイナス(南緯)のものは点線、プラス(北緯)のものは実線です。なお大気補正は考慮しませんでした。

今までこの図に類するものを見たことがなかったため、作図が完成したときはかなり衝撃でした。頭でぼんやり理解していたものと実際とではかくも違うのですね。グラフから色々なことが分かります。例えば、ほとんどの観察地で時間幅がもっとも少ないのは天の赤道付近の恒星で、それより北でも南でも、離れるほど時間幅が多くなること。カペラやデネブなど北寄りの1等星は北緯30°辺りから低空滞留時間が激増し、低赤緯の星に比べて3、4倍に達すること。でも周極星となる緯度より北になると逆に激減してしまうこと等々。みなさんも何か発見できると思います。

こうしてみると、北天1等星の御三家であるカペラ、デネブ、ベガは、特に本州から北海道にかけて「低空に見える時間が特異的に長い」と言えるでしょう。大気の揺らぎで虹星になる時間が長いわけです。意外(?)にもアンタレスやカノープスも大健闘していますよ。実際に観察すると高度20°より高くても瞬いており、また虹色に見えることも多いですから、このグラフよりもずっと長く「虹星」を楽しむことができるでしょう。


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