ペルセウス座流星群、ふたご座流星群、しし座流星群などには、それぞれ「放射点」と呼ばれる場所があります。流星の軌跡を逆向きに延ばすと、同じ流星群に属する流星が空の一つの領域から放射状に飛び出してくるように見えるためです。
しかし、放射点に実際の光源や天体があるわけではありません。流星群の粒子は宇宙空間からほぼ平行に地球へ飛び込んできます。それを地上から見ると、遠近法によって平行な軌道が一点から広がるように見えます。道路や鉄道の平行な線路が遠くで一点に集まって見えるのと同じ種類の見かけです。
流星群ごとに放射点の位置が違うのは、流星体が地球へ到来する方向が流星群ごとに異なるからです。その到来方向は、母天体から受け継いだ粒子の太陽周回軌道と、地球の公転運動との組み合わせで決まります。つまり放射点は、流星群の粒子が宇宙空間でどの方向から地球へ来たかを空に投影した目印なのです。
放射点は「流星が生まれる場所」ではない
国立天文台は、流星群の粒子はほぼ平行に地球大気へ飛び込み、それを地上から見ると星空の一点から放射状に飛び出して見えると説明しています。この見かけ上の中心が放射点です。
したがって、放射点のある星座が流星を作っているわけではありません。たとえば「ペルセウス座流星群」という名前は、流星の軌跡を逆にたどるとペルセウス座付近へ集まることから付けられています。ペルセウス座の恒星から物質が飛んできているのではありません。
NASAも、流星群名に使われる星座は、どの流星群かを識別するための目印であり、流星の発生源ではないと明記しています。流星体の実際の起源は、彗星や一部の小惑星が残した粒子です。
なぜ平行な流星体が一点から広がって見えるのか
同じ流星群の粒子は、太陽の周りをよく似た軌道で回っています。地球がその粒子群の流れを横切ると、粒子はほぼ同じ方向から大気へ入ってきます。
宇宙空間で見れば、それぞれの粒子の進行方向はほぼ平行です。しかし地上の観測者から見ると、奥行きを持つ三次元の運動が天球という二次元の空へ投影されます。その結果、進行方向と反対側にある一点へ軌跡が集まるように見えます。
NASAは、この見え方を、雪の中を車で進むと雪片が前方の一点から広がってくるように見える現象や、平行な線路が遠方で一点へ収束して見える現象と同じ遠近法として説明しています。
つまり放射点は、流星群の粒子が本当に一点から四方へ飛び出している場所ではなく、平行に近い運動を観測者が見たときに生まれる幾何学的な見かけです。
放射点の位置は、流星体の「地球に対する到来方向」で決まる
流星群ごとに放射点が違う最大の理由は、流星体が地球へ入ってくる方向が違うことです。
流星体は母天体から放出されたあと、母天体に似た軌道で太陽の周りを回ります。一方、地球も約1年で太陽を公転しています。地球が粒子の軌道と交差するとき、粒子自身の太陽周回速度と地球の公転速度が組み合わさり、地球から見た相対的な到来方向が決まります。
この相対速度ベクトルを空の反対方向へ延ばしたところが、放射点に対応します。したがって、母天体の軌道が異なれば粒子の到来方向も異なり、放射点も別の場所になります。
放射点は単なる星座名の便宜ではなく、流星体の軌道情報を反映した力学的な指標なのです。
ペルセウス座流星群とふたご座流星群で放射点が違う理由
ペルセウス座流星群の粒子は、スイフト・タットル彗星に由来します。地球は8月ごろ、その粒子が集まる軌道を横切ります。地球から見ると粒子はペルセウス座方向から到来するように見えるため、その付近に放射点があります。
一方、ふたご座流星群の母天体はフェートンです。粒子の太陽周回軌道はペルセウス座流星群とは異なり、地球と交差する季節も方向も違います。そのため放射点はふたご座付近になります。
この二つを比べると、放射点の違いが星座そのものの性質ではなく、流星体の軌道と地球との交差方向の違いから生まれていることが分かります。
同じ母天体でも、別の放射点を持つ流星群ができる
放射点が母天体の名前だけで決まらないことを示す代表例が、ハレー彗星です。ハレー彗星は、みずがめ座η流星群とオリオン座流星群という二つの流星群の母天体です。
NASAによると、みずがめ座η流星群の放射点はみずがめ座付近、オリオン座流星群の放射点はオリオン座付近にあります。母天体は同じなのに、放射点はまったく別です。
これは、地球がハレー彗星由来の粒子軌道を一年の異なる時期に、異なる位置と方向から横切るためです。同じ粒子軌道系でも、地球との交差のしかたが変われば、地球から見た相対的な到来方向も変わります。
この例からも、放射点を決めるのは「どの彗星から来たか」だけではなく、「その粒子が地球とどの方向で出会うか」であることが分かります。
放射点は一つの完全な点ではなく、ある程度の広がりを持つ
教科書や星図では放射点を一点のマークで示すことが多いですが、実際の流星群の粒子が完全に同じ軌道を通っているわけではありません。
粒子は母天体から放出されるときにわずかな速度差を持ちます。その後も太陽や惑星の重力、粒子の大きさによっては太陽放射の影響などを受け、軌道に少しずつばらつきが生まれます。
そのため、実際の流星の軌跡を逆に延ばしても、すべてが数学的な一点を通過するわけではありません。観測誤差も加わり、放射点はある程度の範囲を持った領域として求められます。
それでも多数の流星を観測すると、同じ流星群に属するものは共通の領域へ集まるため、散在流星との区別や流星群の同定に利用できます。
活動期間中には、放射点の位置が少しずつ変化する
一つの流星群でも、活動期間中ずっと放射点が完全に同じ天球座標に固定されているわけではありません。
地球は毎日、公転軌道上を少しずつ進んでいます。そのため数日から数週間にわたってダスト・ストリームを横切る間に、地球と粒子の相対的な出会い方が少しずつ変化します。その結果、流星群の放射点も天球上を徐々に移動します。
この変化は「放射点の日々の移動」やradiant driftとして扱われます。流星群を高精度に分類するときには、極大日の代表的な放射点だけでなく、観測日による位置の変化も考慮します。
したがって、星図に描かれた放射点は永久に固定された一点ではなく、その時期の代表位置を示していると考えるのが適切です。
一晩の中で放射点が東から西へ動いて見えるのは、地球が自転するから
活動期間中の放射点のゆっくりした変化とは別に、一晩の中では放射点を含む星空全体が東から昇り、西へ移動して見えます。これは地球の自転による日周運動です。
たとえば放射点がふたご座付近にあれば、ふたご座の星々と一緒に時間とともに高度や方位を変えます。放射点だけが星座の中を急速に移動しているわけではありません。
このため「放射点の位置」には二つの見方があります。一つは星座に対する天球上の位置、もう一つは観測地点から見たその時刻の高度・方位です。前者は流星群の軌道を表し、後者は地球の自転と観測地点によって変わります。
放射点が高いほど、一般に多くの群流星を観測しやすい
国立天文台は、流星群自体の活動度が同じなら、放射点の高度が高いほど観測できる流星数が多くなると説明しています。
放射点が地平線近くにあると、流星体の流れは観測地点から見て大気へ斜めに入ります。そのとき、観測者の上空で流星が生じる有効な範囲が小さくなり、地球そのものに遮られる流星体も多くなります。
反対に放射点が高いと、流星体がより上方から入るため、観測者から見える大気の範囲へ多くの粒子が入りやすくなります。
ただし、これは「放射点を見つめれば流星が多く見える」という意味ではありません。流星は空の広い範囲に現れます。放射点の高度は出現数に関係しますが、観察するときは一方向だけを凝視せず、広い空を見る方が効率的です。
放射点の近くでは流星が短く、離れると長く見える
放射点付近に現れる流星は、観測者の視線方向に近い向きへ飛んでいるため、見かけの軌跡が短くなります。一方、放射点から離れた場所では、流星の運動を横から見る成分が大きくなり、長い軌跡として見えやすくなります。
NASAは、放射点を直接見ると流星が短く見え、放射点から離れた方向の方が長く印象的な軌跡を見やすいと説明しています。これはforeshortening、つまり遠近法による見かけの短縮です。
この性質は、流星が本当に放射点から発生して飛んでいるのではなく、ほぼ平行な流れを遠近法で見ている証拠でもあります。
放射点を使うと、同じ夜の複数の流星群を見分けられる
同じ夜には、複数の流星群が同時に活動していることがあります。また、どの流星群にも属さない散在流星も現れます。
そのとき、流星の軌跡を逆方向へ延長して、どの放射点付近を通るかを見ると、どの流星群に属する可能性が高いか判断できます。国立天文台も、群流星の見分け方として、流星の進行方向を逆にたどって放射点を通るかどうかを確認する方法を紹介しています。
さらに、速度も重要な手掛かりです。放射点の方向が合っていても、その流星群の代表速度と大きく違う見え方なら、別の流星群や散在流星である可能性があります。
このように放射点は、観察のための目印であると同時に、流星を軌道グループへ分類するための基本情報です。
放射点を正確に測ると、流星体の軌道を逆算できる
流星を複数地点から同時に撮影すると、流星が大気中を通った三次元経路を求められます。さらに速度を測定し、地球の自転・公転や重力の影響を補正すると、大気へ入る前の流星体の太陽周回軌道を推定できます。
放射点はその計算の入り口となる情報です。多数の流星の放射点と速度がまとまって一致すれば、それらが共通の流星群に属し、同じ母天体やダスト・ストリームと関係している可能性が高まります。
逆に、似た時期に見えた流星でも放射点と速度が違えば、別の流星群であることが分かります。
つまり夜空の「どこから飛び出して見えるか」を測ることは、単に星座名を決めるためではなく、流星体が太陽系のどの軌道から来たかを調べるための力学的な観測なのです。
まとめ
流星群ごとに放射点の位置が違うのは、それぞれの流星体が異なる軌道から、異なる方向で地球へ到来するからです。
- 放射点は実在する光源ではなく、ほぼ平行な流星体の軌道が遠近法で一点から広がるように見える場所です。
- 放射点の位置は、流星体の太陽周回軌道と地球の公転運動から決まる相対的な到来方向を反映します。
- 母天体や粒子軌道が違えば、地球との交差方向が変わるため、流星群ごとの放射点も変わります。
- 同じハレー彗星由来でも、みずがめ座η流星群とオリオン座流星群では地球との交差位置が違うため、別の放射点になります。
- 放射点は活動期間中に少しずつ移動し、一晩の中では地球の自転によって星空とともに高度・方位を変えます。
- 放射点が高いほど群流星を観測しやすくなりますが、実際の観察では放射点だけでなく空の広い範囲を見る方が有利です。
つまり放射点は、流星が生まれる場所ではなく、宇宙から地球へ向かう粒子の進行方向を私たちの空に写した「軌道の消失点」です。流星群ごとの放射点の違いを見ることは、それぞれの粒子が太陽系のどの方向から地球へ到来したのかを読み取ることでもあるのです。
参考資料
- 国立天文台「流星群」
- 国立天文台「流星群の観察方法」
- NASA Science「Orionids Meteor Shower」
- NASA Science「Eta Aquarids Meteor Shower」
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