METEOR流星群の科学

01 · OBSERVE

放射点から、
降りそそぐ光

流星群は、夜空の一点「放射点」から四方へ流れ出すように見える流星の集まりです。正体は彗星などがまき散らした直径0.1mm〜数cmの塵（メテオロイド）。それが秒速11〜72kmで大気に飛び込み、上空100km付近で光ります。

OBSERVING CONDITIONS

放射点の高度 50° 空の暗さ（最微光星等級 LM） 6.0 等

都心 3郊外 5山奥 6.5+

時間の早送り ×60 放射点を表示流星の経路を逆向きに延長する散在流星（群に属さない流星）を含める

SCIENCE

ZHR — 流星群の「強さ」の物差し

ZHR（天頂出現数）は、放射点が天頂にあり、6.5等星まで見える理想的な空で、1人が1時間に見られる流星数に換算した値。実際に見える数 HR は次の式で下がります。

HR = ZHR × sin(h_R) ÷ r^{(6.5 − LM)}

h_R は放射点の高度、LM は最微光星等級、r は集団指数。右上の「予想出現数」はこの式でリアルタイムに計算しています。放射点が低い宵のうちや、街明かりの下では激減するのがわかります。

集団指数 r — 明るさの分布

等級が1つ暗くなるごとに流星数が何倍になるかを示す値で、多くの群で r ≈ 2〜3。r が小さい群ほど明るい流星の割合が高く、大きな塵を多く含むことを意味します。このシミュレーションでは各流星の等級を P(m) ∝ r^m の分布から生成しています。

火球と流星痕

金星（約−4等）より明るい流星を火球と呼びます。明るい流星の通り道には、数秒〜まれに数十分光り続ける流星痕が残ることがあり、上空の風で形を変えながら消えていきます。緑色の成分は酸素原子の 557.7nm 輝線によるものです。

散在流星

どの流星群にも属さない流星で、一晩中ランダムな方向から現れます（晴れた暗い空で1時間に数個〜十数個程度）。「経路を逆向きに延長」をONにすると、群の流星（色付きの破線）は放射点に集まり、散在流星（灰色の破線）はそうならないことが確かめられます。

02 · ORIGIN

彗星が残した、
塵の川

彗星は太陽に近づくと氷が昇華し、ガスと一緒に塵を放出します。塵は母天体とほぼ同じ軌道を回り続け、やがて軌道全体に広がって「流星物質の流れ（メテオロイド・ストリーム）」になります。地球は毎年同じ時期にこの流れを横切る――だから流星群は毎年同じ日に現れるのです。

TIME

時間の速さ 6 日/秒

惑星の軌道を表示年間の流星群カレンダーを表示

SCIENCE

なぜ毎年同じ日に？

流星群の日付は、地球が公転軌道上のどこにいるか――太陽黄経 λ☉――で決まります。例えばペルセウス座流星群は λ☉ ≈ 140°。地球の軌道上に並んだ色付きの点は、主要な流星群で地球が塵の流れを横切る位置です。

MOID — 軌道どうしの最接近距離

母天体の軌道と地球軌道の最小距離を MOID と呼びます。これが十分に小さい（おおむね 0.05 AU 以下）と、流れの一部が地球と交差し流星群になります。右上の値は表示中の軌道要素から数値的に求めています（軌道要素は概数）。

ストリームは「定常分布」

粒子はケプラーの第2法則に従って動いています。角速度は

dν/dt = n (1 + e cos ν)² / (1 − e²)^3/2

で、近日点付近で速く、遠日点側で遅くなります。粒子の初期配置はこの逆数に比例する確率で生成しているので、時間が経っても分布が崩れない「定常流」になっています。

流星嵐とダストトレイル

母天体が近年の回帰で放出したばかりの塵は、まだ細く濃いダストトレイルを成しています。地球がその中に飛び込むと、ZHR が数千〜数万の流星嵐になります。1833年や1966年のしし座流星群が有名で、トレイルの位置を回帰ごとに計算する手法（Asher & McNaught 1999 など）により、2001年の流星嵐は時刻まで予報されました。

小惑星から生まれる流星群

ふたご座流星群の母天体フェートンは彗星ではなく、近日点距離わずか 0.14 AU の小惑星です。太陽に極端に近づくため熱で岩石が割れ、塵を放出していると考えられています。しぶんぎ座群の母天体 2003 EH1 も、活動を終えた彗星核の可能性があります。

流れはやがて消えていく

惑星（特に木星）の重力による摂動、太陽光の放射圧、ポインティング＝ロバートソン効果によって、流れは少しずつ広がり形を変えます。数千〜数万年をかけて、特定の放射点をもたない散在流星の背景に溶け込んでいきます。

03 · ENTRY

高度100km、
一瞬の閃光

メテオロイドは空気分子との衝突で表面が数千度に熱せられ、蒸発（アブレーション）しながら突き進みます。蒸発した金属原子や周りの大気がイオン化・励起されて光る――これが流星です。ここでは単体アブレーションモデルを実際の大気密度で数値的に解いています。

METEOROID

突入速度 59 km/s 突入角（水平から） 45° 直径 1.0 mm

LIGHT CURVE

横軸: 絶対等級（右ほど明るい）縦軸: 高度 km

SPECTRUM

380 nm速度で変わる発光線720 nm

SCIENCE

なぜ 11〜72 km/s なのか

下限 11.2 km/s は地球の脱出速度（どんなに遅くても地球重力で加速される）。上限はおよそ 72 km/s：地球軌道の位置で太陽系を脱出しない最大速度 42.1 km/s と、地球の公転速度 29.8 km/s が正面衝突で足し合わさった値です。しし座群（71 km/s）は逆行軌道でほぼ正面から、ふたご座群（35 km/s）は追いかける形でぶつかります。

単体アブレーションモデル

減速と質量損失を次の式で積分しています（Γ: 抵抗係数, Λ: 熱伝達係数, Q: 蒸発熱, A: 形状係数1.21, ρ_a: 大気密度, ρ_m: 物質密度）。

dv/dt = −Γ A ρ_a v² / (m^1/3 ρ_m^2/3)
dm/dt = −(Λ / 2Q) A ρ_a v³ (m/ρ_m)^2/3
I = −τ (v²/2) dm/dt, M = −2.5 log₁₀(I / 1500 W)

大気密度は標準大気（0〜160 km）を対数補間。発光効率 τ は速度に比例（〜1%）と仮定した簡易モデルなので、等級は目安です。

色の正体はスペクトル

流星の光は、ナトリウム Na 589nm（橙）、マグネシウム Mg 518nm（緑）、鉄 Fe の多数の線、カルシウムイオン Ca⁺ 393/397nm（紫）、そして大気の窒素 N₂（赤）・酸素 O 557.7nm（緑）の輝線の組み合わせ。高速の流星ほど高温で Mg・Ca⁺・大気の線が強まり青緑〜白っぽく、低速の流星は Na・Fe が目立ち黄〜橙に見える傾向があります。流星の色はこのスペクトルから計算しています。

流星痕と大気光

明るい流星のあとに残る流星痕は、イオン化した通り道の再結合や、金属原子とオゾンの化学発光（Na + O₃ → NaO + O₂ など）によって光ります。上空の風は高度によって向きも強さも違う（風のシア）ため、痕はねじれるように変形します。背景の高度95km付近の淡い緑の層は、酸素原子が夜通し放つ大気光です。

燃え尽きるか、隕石になるか

ほとんどのメテオロイドは高度70〜120kmで完全に蒸発します。大きく・遅く・密度の高い物体だけが十分に減速して発光をやめ（暗黒飛行）、燃え残りが地表に届くと隕石になります。「岩石」「鉄」で直径を数cm以上、速度を 15 km/s 程度にして試してみてください。

04 · PERSPECTIVE

平行な軌跡は、
一点に集まって見える

流星群の塵は、宇宙空間ではほぼ平行に、同じ速度で地球へ降りそそぎます。まっすぐな線路が遠くで一点に集まって見えるのと同じ遠近法の効果で、地上からは天球上の一点――放射点――から広がるように見えるのです。

天球への投影を表示宇宙空間での平行な経路を表示放射点の高度 55°

SCIENCE

3Dで何が起きているか

白い線は塵が実際に通る平行な経路、発光層（高度80〜120km）を通過する部分だけが光ります。暖色の弧は、それを観測者から見た天球上の見かけの経路。破線で逆向きに延長すると、すべてが放射点で交わります。「観測者の目で見る」を押すと、平行線がそのまま放射状に見えることが確かめられます。

放射点の近くの流星は短い

放射点のそばに現れる流星は、ほぼこちらに向かって飛んでくるため短く見え、放射点から90°離れた流星は真横を通過するので長く見えます。真正面から来るものは動かない「点流星」になります。観察するときは放射点だけを見つめるより、空を広く見渡すのがおすすめです。

明け方に流星が多い理由

地球は秒速約30kmで公転しており、明け方の空はちょうどその進行方向（向点 apex）を向いています。走る車のフロントガラスに雨粒が多く当たるのと同じで、明け方は正面から塵を「かき集める」ため、散在流星も含めて出現数が増え、速度も大きくなります。

流星群の名前のつけ方

流星群は放射点がある星座（または近くの星）の名前で呼ばれます。「みずがめ座η流星群」のように近くの恒星名をつけることも。放射点は地球の公転とともに1日あたり1°前後ずつ移動していくため、活動期間中に少しずつ位置が変わります。

数値は IMO（国際流星機構）の流星群カレンダー、NASA/JPL Small-Body Database などに基づく概数です。シミュレーションは教育用の簡易モデルです。

予想出現数 HR—/時

ZHR—

見えた流星0

最も明るい流星—

対地速度—

日付—

太陽黄経 λ☉—

極大まで—

MOID—

母天体の周期—

近日点 q / 離心率 e—

地球が塵の流れを通過中

高度—km

速度—

残存質量—

絶対等級—

再生速度—

視点外から

放射点の高度55°

経路の本数28

AN INTERACTIVE FIELD GUIDE

流星群の科学

彗星のこぼした一粒の塵が、
秒速数十キロで夜空に燃え尽きるまで。

~100 km発光高度

11–72km/s 突入速度

~1 mm典型的な塵の大きさ

THREE.JS · WEBGL · 4 CHAPTERS

THEATER · SHORT FILMS

流星をめぐる、四つの短編。

同じモチーフを、四つの方法で。