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デジタル一眼レフカメラを使った簡単な光害調査方法

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デジタル一眼レフカメラを使った簡単な光害調査方法
桝井
俊彦(大阪府教育センター)
The simple method of investigating the light pollution using a digital single lens reflex camera
Toshihiko Masui (Osaka Prefectural Education Center)
Abstract
These days, in taking an astrophotograph, it is more popular using the digital camera than using the film camera.
Also for the popularization of personal computer, processing the photograph by the computer is in general. So I tried
to develop the simple method of investigating the light pollution by using a digital single lens reflex camera, which is
practical at the school.
1.目的
光害は,直接的には夜空の背景の明るさを写真測光することにより求められる.実際によく
行われているのは,夜空の恒星を眼視によって観察したり,写真撮影を行って恒星の限界等級
を求めるというような,間接的に夜空の明るさを知るという簡単な方法である.
近年は天体写真撮影にもデジタルカメラが使用されるようになり,コンピュータの普及によ
っ て ,撮 影 さ れ た デ ー タ を 画 像 処 理 す る こ と も 一 般 化 し て き て い る こ と か ら , 学 校 で も 実 施 で
きるようなデジタル一眼レフを使った簡単な光害調査方法の開発を試みた.
2.写真限界等級を求める方法
(1)星図により恒星を同定して等級を調べる方法
星図と見比べて恒星を同定しその等級を知るのは児童生徒にもできる簡単な方法である.本
稿 で は , フ リ ー ソ フ ト ウ ェ ア の 「 Hn sk y(正 式 名 H all o nor the rn s ky)」 に よ り 作 成 し た 星 図 を
使 用 し た . こ の ソ フ ト は ,製 作 者 Han Kleijn氏 の ホ ー ム ペ ー ジ "Hallo northern sky" (http://
www.hnsky.org/software.htm)よ り ダ ウ ン ロ ー ド で き る . 日 本 人 に よ る 日 本 語 化 フ ァ イ ル も 公
開されている(佐藤正紀氏のホームページ
http://hosi.gozaru.jp/Hnsky). こ の ソ フ ト ウ ェ
ア は 非 常 に 高 機 能 で あ り , GSC-ACT星 表 を 使 っ て , 最 大 20等 ま で 表 示 す る こ と が で き る . し か
し , す べ て の 20等 ま で の 恒 星 が 表 示 さ れ る の で は な く , ま た , デ ジ タ ル 一 眼 レ フ カ メ ラ を 用 い
て撮影した写真には筆者が予想していたよりもはるかに等級の暗い恒星まで写っていて,この
星図を用いても写真限界等級を求めることができないこともあった.
(2)天体画像処理ソフトウェアを用いて等級を調べる方法
初めは国立天文台が提供しているフリーソフトウェアである「すばる画像解析ソフト:マカ
リ 」を 使 用 す る 予 定 で あ っ た .し か し ,天 文 分 野 で 使 わ れ る 画 像 フ ァ イ ル の 形 式 で あ る FITS (T
he Flexible Image Transport System)画 像 の み の 光 度 測 定 に 限 定 さ れ て い て , 一 般 的 な 画 像
フ ァ イ ル を 扱 う こ と が で き な い た め , 市 販 ソ フ ト ウ ェ ア で あ る 「 ス テ ラ イ メ ー ジ V er .5 」( ア
ストロアーツ社)を使用した.
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3.写真限界等級の測定の実際
天 体 写 真 は ,望 遠 レ ン ズ を 付 け た デ ジ タ ル 一 眼 レ フ カ メ ラ を 赤 道 儀 に 載 せ ,追 尾 撮 影 を 行 っ
た。
共通データ
使用カメラ
キ ヤ ノ ン EOS Kiss Digital
使用レンズ
焦 点 距 離 200mm望 遠 レ ン ズ
絞り
F2.8開 放 ( ニ ュ ー ジ ー ラ ン ド で の 写 真 の み F3.2)
カ メ ラ ISO感 度
保存画質
800
RAW
現像ソフトウェア
EOS Viewer Utility
(1)大阪府池田市における撮影結果
伊丹空港が近くにあり,中国自動車道も通っているので自動車による煤塵が多い.環境省の
光害調査において,全国で最も星が見えない地域にも選ばれたこともあるほどの光害の程度が
非 常 に 大 き い 場 所 で あ る . 写 真 は , 筆 者 の 自 宅 前 に お い て 2005年 4 月 9 日 午 前 1 時 頃 に う し か
い座のアルクトゥールス付近を撮影したものである.
図 1 は 15秒 間 露 光 し た 写 真 か ら , 恒 星 を 同 定 す る 際 の 目 印 に な り や す い よ う に ア ル ク ト ゥ ー
ル ス 付 近 を 拡 大 し て 明 暗 を 反 転 し た も の で あ る . こ れ を Hnskyで 同 じ 画 角 を 表 示 さ せ た 図 2 と
比 較 し て み る と ,「 − − 」 印 を し た 恒 星 が 最 も 暗 く 12.2等 で あ る こ と が わ か る . こ れ は , 眼 視
による限界等級は3等程度であったことから,筆者の漠然とした予想よりも暗い恒星まで写っ
ていた.
図1
図2
拡大・明暗反転
左図と同写野の星図
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(2)大阪府豊能郡能勢町における撮影結果
大 阪 府 最 北 部 に あ り , 大 阪 市 中 心 部 か ら 北 へ 距 離 30Km, 自 動 車 に 乗 れ ば 約 1 時 間 で 着 く 場 所
で あ る .山 間 部 で あ る が ,南 東 か ら 南 西 に か け て 高 度 45° 位 ま で 都 市 に よ る 光 が 広 が っ て い る .
天 頂 付 近 で は , 眼 視 に よ る 限 界 等 級 は 5 等 程 度 で あ る . 図 3 は , 2004年 1 月 24日 午 前 0 時 頃 に
59秒 間 露 光 に よ り 撮 影 し た M 45( す ば る ) で あ る . 一 部 分 を 拡 大 し た 図 4 と 図 5 の 星 図 を 比 較
す る と 「 − − 」 印 を し た 恒 星 が 最 も 暗 く 写 真 限 界 等 級 は 13.7等 で あ っ た .
図3
M45(すばる)
図4
図5
拡大・明暗反転
左図と同写野の星図
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(3)奈良県吉野郡野迫川村における撮影結果
大 阪 市 中 心 部 か ら 南 西 へ 距 離 50Km, 自 動 車 に 乗 っ て 約 3 時 間 で 着 く 紀 伊 山 地 の 標 高 約 1000m
の 山 の 稜 線 上 に あ る . 北 側 は 高 度 60° 位 ま で 都 市 に よ る 光 が 広 が っ て い る が , 南 側 は 遠 く の 山
の 稜 線 ま で 星 が 見 え , 眼 視 に よ る 限 界 等 級 は 6 等 で あ る . 図 6 は , 2004年 4 月 17日 午 前 2 時 頃
に 300秒 間 露 光 に よ り 撮 影 し た 撮 影 し た さ そ り 座 の ア ン タ レ ス と 付 近 に あ る 散 光 星 雲 で あ る .
一部分を拡大した図7と図8の星図を比較すると「−−」印をした恒星が最も暗く写真限界等
級 15.4等 で あ っ た .
図6
さそり座のアンタレスと付近にある散光星雲
図7
図8
拡大
左図と同写野の星図
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(4)ニュージーランド・カンタベリー州テカポにおける撮影結果
この場所は光害がなく,黄道光や対日照も見
える最良の空である.天体写真に悪影響を及ぼ
すのは南の方に出現するオーロラだけである.
当然のことながら眼視による限界等級は6等で
あ る . 図 9 は , 2006年 4 月 1 日 1 時 頃 に 300秒 間
露光により撮影した撮影したケンタウルス座の
電波銀河とオメガ星団付近である.この写真の
み 絞 り F3.2で あ る . 一 部 分 を 拡 大 し た 図 10と 図
11の 星 図 を 比 較 し て み た と こ ろ , よ り 暗 い 恒 星
が多くあるにもかかわらず,星図上にあった最
も 暗 い 恒 星 は 1 5 . 0等 で あ り 写 真 限 界 等 級 を 測 定
することができなかった.そこで, ステライメ
ー ジ を 用 い て 等 級 を 調 べ て み た の が 図 12で あ る .
図 1 2 で は 17 . 8 18 等 の 測 定 値 が 表 示 さ れ た . 恒 星
を指定する円が他の恒星に重ならないようにす
るため,測定に使える暗い星を探すのは難しか
った.この値を正確なものとして扱うには問題
があるが,現地で夜空を見た実感からは,大ま
かな値は得られていると思われる.
図9
ケンタウルス座の電波銀河とオメガ星団付近
図10
図11
拡大
左図と同写野の星図
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図12
ステライメージによる光度測定1
4.写真限界等級の測定結果と光害について
測定結果は次表のようであった.写真限界等級は光害の程度を示していることがわかる.ま
た,露光時間からも光害の程度が分かる.露光時間が長いということは,それだけの時間では
背景が白く飽和しないということであり,空が暗いということである.
観測地
写 真 限 界 等 級( 等 )露 光 時 間( 秒 )
大阪府池田市
12.2
15
大阪府豊能郡能勢町
13.7
59
奈良県吉野郡野迫川村
15.4
300
ニ ュ ー ジ ー ラ ン ド ・ カ ン タ ベ リ ー 州 テ カ ポ 15.0( 参 考 値 17.8)
300
同じ場所でも気象条件等により光害の程度は日によって異なるうえ,場所が違えばそれ以上
に条件が異なるので絶対的な光害の比較は難しい.しかし,大まかな傾向を調べることはでき
る.
5.まとめ
デ ジ タ ル 一 眼 レ フ カ メ ラ の 普 及 に よ り ,従 来 よ り も ラ ン ニ ン グ コ ス ト が 掛 か ら な い と い う 点
で安価かつ簡単に光害を調査することができるということがわかった.
デジタル一眼レフカメラでの撮影は短時間で済むので、小型で簡単な赤道儀を使うことがで
きれば、学校での理科教育や環境教育において児童生徒が光害の調査をすることができる。
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