日食中の明るさについての考察

その１

日食中の明るさについての考察
大越－31－

その１

治（日食情報センター） [1]

もう一つは 3 年前の日食報道です。2009

1. はじめに2012 年 5 月 21 日の金環日食は、悪天候に

年 7 月 22 日の皆既日食では、薩南諸島を皆阻まれたところもありましたが、雲の切れ目既帯が通るとともに、日本全国で部分食が起からリングが見られたところも含め、非常にこりました。残念なことに、薩南諸島をはじたくさんの方々に感動を残して終わりました。 め多くの（一説によると３万人を超える？）
この日食の前の数ヶ月間、マスコミをはじめ、方々が遠征した中国も天候には恵まれない所たくさんの一般の方々が日食の話題で盛り上がほとんどでした（図 1）。そのため、皆既帯がったのですが、その中でいくつか、すっきからの報道（主にテレビ報道）として「真っりしない事柄がありました。その一つが「日暗になった」という言葉がくり返し流れたの

食中の明るさ」についてです。

を覚えておいでの方も多いことでしょう。

私自身、十分に考えがまとまっているとは言えませんが、時がたつと記憶も薄れ、問題意識も薄れてしまうので、自分に対するメモのようなつもりで本稿を書いてみました。
2. 日食中は暗くなる？
日食中は、たとえ一部分であっても太陽が月に隠されますから、光源である太陽の明るさは低下します。そして、それに伴って地上の明るさも低下することは当然です。しかし一体どれだけの明るさが減るのか、いや、そ

図1

曇った時の皆既中の様子

れよりもその明るさの変化をどのように感じ2009 年 7 月 22 日種子島にて。森友和撮影。

るのか、そこが問題でした。まずこの問題の一方では、全国で見られた部分食について、背景を考えてみましょう。
まず一つは、金環食を体験した人の数が少明るさに触れた報道はほとんどありませんでないこと。少し前からの日食ブームにより、した。そのため、「日食では太陽が隠されるの海外に日食を見に出かける人の数も増え、近で真っ暗になる」という誤解が広まっていた

年は毎回千人を超えるようになっています。のです。そのため今年の初めころまでは、「懐しかし、そのほとんどは皆既食が目的であり、中電灯の用意が必要ですか？」とか、「登校時金環食のためにわざわざ海外まで出かける人間に真っ暗になると交通事故が心配だ。」などはまだ少数です。そのため、5 月 21 日以前のの懸念が少なからず聞かれました。

日本には、皆既食経験者の数より金環食経験私が参加していた 2012 年金環日食日本委者の数の方がはるかに少ないという状況があ

員会では、目の安全を守ることが目的の一つりました。にありましたので、日食の最中も太陽は非常
天文教育 2012 年 9 月号（Vol.24 No.5）

－32－■ 特集：2012 年金環日食・続報■にまぶしいこと、決して真っ暗にはならないないからです。私は今までに 21 回の皆既食ことなど、主にマスコミ向けの資料（2012を経験していますが、それぞれの皆既食中の年金環日食日本委員会のサイトにある

明るさは大きく異なっています。一番暗かっをたのは 1990 年 7 月 22 日の皆既食で、言うま参照）を作ってこの誤解を解くための活動もでもなくこの時は曇られました。ほぼ「真っ行ってきました。ただ、マスコミは往々にし暗」状態です[2]。また、コロナは見られたもて断定的な、あるいは極端な言い方（書き方）のの 1976 年 10 月 23 日の皆既食も雲が多く、をすることがあるため、果たしてこのようなカメラ操作に懐中電灯が必要でした[3]。逆に情報提供の仕方が適切だったかどうかについ

一番明るかったのは 1991 年 7 月 11 日の皆既ては、十分検討・反省する必要があります。

食で、印刷物の細かい文字や腕時計の秒目盛

http://www.solar2012.jp/brightness.pdf

りを読むのにまったく不自由しないほどの明3. 日食中の明るさを決めるものるさでした[4]。この日食は皆既継続時間が６

まず、一旦今回の金環日食を離れて、日食分を超える大日食（2009 年の 1 サロス前）

一般の明るさを考えてみます。最初に皆既食で、地上に投影される月の本影も大きく（との話をしましょう。

言うことは、本影外から入り込む光が少ない

今、「 日食では太陽が隠されるので真っ暗にと思われたので）、皆既中はかなり暗くなる可なる」というのは誤解だ、と書きました。で能性も考えられていたのですが、結果はまっ

は、「日食」ではなく「皆既食」と直せば正したく違っていました。

いのかというと、それも違います。皆既食で皆既食中の明るさを決める要素はいったいは太陽がすべて月に隠されますが、コロナが何なのでしょう。皆既食中の地上に届く光は、見えています（図 2）。コロナ全体の明るさはコロナの光と皆既帯の外（部分食が見えていほぼ満月に近いので、一般的には皆既食中のる地域）から回り込む光です。このうち、コ

明るさはほぼ満月の夜の明るさに近い、と言

ロナの光は太陽活動の強弱によって多少の変えるかもしれません。ただ、皆既中は後で述化があります。皆既帯の外から来る光は、コべるように月の本影外からの光が加わるので、 ロナの光のように直接やって来るのではなく、実際には満月の夜より明るくなります。

地球大気によって散乱された光です。

なぜ「一般的」などという回りくどい言い皆既食を経験した方は、地平線（水平線）方をするかというと、話はそれほど単純では近くの空がオレンジ色に染まっていたのをご覧になったことでしょう。あれは、図 3 のように皆既帯の外（部分食が見えている地域）
図2

コロナ

コロナの明るさは太陽から離れると急激に弱くなり、太陽に一番近いところと太陽直径分離れたところを比較すると、およそ 1000 倍も明るさが違う。コロナ全体の明るさはほぼ満月の明るさに近い。2002 年 12 月 4 日、ボツワナにて、筆者撮影。
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日食中の明るさについての考察

その１－33－③ ミー散乱によって入り込む散乱光、そして④ 雲、です。 私の経験から影響の大きさに順位を付けると、④＞③＞①＝② となります。
①と②の大小関係は微妙で、今のところ私にはよく分かりません。はっきり言えることは、明るさを決める最も大きな原因は圧倒的に天候だということです。雲が出れば確実に暗くなります。2009 年の「真っ暗報道」の原因は厚い雲が出たせいなのです。
図3

本影に入り込む散乱光

では話を金環食に移しましょう。

皆既帯に差し込む光には、コロナの光のほか、金環食の場合、①はコロナの明るさではな

部分食の地域からの光の散乱光がある。低空かく、リング状に見えている光球面の明るさにらの散乱光は１回散乱で、上空からの散乱光はなります。この明るさは皆既食の時のコロナ複数回散乱されて入り込む。とは桁違いに明るく、また金環食の規模によって大きく変わります（図 4）。金環食ではそに射した太陽光が、空気中の分子によって散の規模により、リングが見えている時間（金乱され、厚い大気層を通り抜けて来るために環継続時間）は数秒～12 分もの違いがあるの夕焼けと同じように赤みを帯びるのです。まです。継続時間が 30 秒程度以下の（リングた、皆既中に上空を見ると深い青色の空が見が細い）金環食の場合、明るさは比較的皆既えます。コロナの拡大写真では周囲が黒く表食に近い変化をします。1999 年 2 月 16 日の現されることが多いのですが、決して黒い空金環食（継続時間 36 秒）や 2002 年 6 月 10

ではありません。上空からやって来る光も部

日の金環食（同 30.5 秒）では、はっきりと日分食が見えている地域に射した太陽光が元で食独特の ND フィルターを付けて風景を見る

すが、こちらは上空の薄い大気の中で複数回ような雰囲気があり、「暗くなった」「皆既にの散乱を受けるため、通常よりも青みがかっ近い！」という感想も多くありました。しかた色になると考えられています。

し、1 分を超える金環食では、明るさの雰囲

以上は太陽光が大気分子で散乱される場合気は皆既食とかなり違ってくるように感じま（レイリー散乱）を考えた場合ですが、大気す。確かに光量は落ちるのですが、「暗い」と中に微粒子が浮遊している場合は、ミー散乱言うには抵抗があります。言葉の使い方につを考えなくてはなりません。ミー散乱は波長いてはまた後（その 2）で述べます。以上はに依存しないため、太陽光がミー散乱を受け快晴かそれに近い場合の例です。

ると空は白っぽくなります。実は前述の 1991雲が出た場合はどうでしょう。2009 年 1

年 7 月の皆既日食のほぼ 1 ヶ月前、フィリピ月 26 日の金環食（継続時間 6 分 14 秒）は、ンのピナツボ火山が 500 年ぶりの大噴火を起

かろうじてリングは見えましたが厚い雲（雨こし、大気中に大量の微粒子を放出していた雲）が空を覆い、地上ははっきりと「暗く」のです。

なりました。1998 年 8 月 22 日（同 2 分 7 秒。

皆既食中の明るさを決める要素は、出ている光球面は 2009 年より少なく、光球① コロナの明るさ、面の明るさは暗いはず。）はベタ曇りで薄暗く② レイリー散乱によって入り込む散乱光、はなりましたが、2009 年の時のような暗さに

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－34－■ 特集：2012 年金環日食・続報

2005 年 4 月 8 日

パナマ・プラヤコロナド

2012 年 5 月 21 日

日本・調布
図4■

2008 年 8 月 1 日

中国・西安

2009 年 7 月 22 日

日本・悪石島第２接触 30 秒前の光球

一口に金環食と言っても、継続時間の違いによって露出している光球面の量は違ってくる。図
は 2005 年 4 月 8 日（パナマ・プラヤコロナド、16 秒）、2012 年 5 月 21 日（日本・調布、4 分59 秒）、2010 年 1 月 15 日（モルジブ・パラダ
イス島、10 分 34.6 秒）、いずれも第 2 接触の30 秒前のようす。参考に 2008 年 8 月 1 日（中2010 年１月 15 日

モルジブ・パラダイス島

国・西安、1 分 31 秒）と 2009 年 7 月 22 日（日はなりませんでした。やはり金環食の場合です。皆既と金環の違いは非常に大きいことも分も、地上の明るさに一番影響を与えるのは天かる。エクリプスナビゲータ（Astro Arts）で候（雲の厚さ、量、分布）と言えるでしょう。

作成。

4. 日食中の明るさとは？て、読者の皆さんが思い浮かべたものは、果本・悪石島、6 分 17 秒）の皆既食 30 秒前も示

ここまで特に断りなしに「日食中の明るさ」たして同じものでしょうか。改めて「日食中という言葉を使ってきました。この言葉を見の明るさ」とは何を指すのかを考えてみます。

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日食中の明るさについての考察その１－35－

日食中の明るさの変化を測定する場合、数ほぼ快晴の日を選び、周囲の環境の違う場所値を求めるときの多くは照度計を使います。

で図 5 のように照度を測定しました。ほぼ快その際、照度計の受光面を太陽に向けて測定

晴の日を選んだのは、雲が多いとその分布やする場合があります。また、地面に照度計の移動によって条件が変わってしまうからです。

受光面を上向きに置いて測定する場合もあります。前者はいわゆる法線照度を、後者は水平面照度を測定していることになりますが、これらは果たして「私たちが感じる日食中の明るさ」を測定していることになるのでしょうか。もちろん法線照度や水平面照度の値は、それはそれできちんとした測定値です。しかし、私たちを含めて一般の人が「日食で暗くなった」「日食でも暗くはならなかった」という時の明るさを示す値と同じものかどうか、図5ということです。

目で見た方向の照度を測定する

私たちが日食による明るさの変化を感じる

ほぼ快晴の日に、周囲の環境が異なる場所で照時、目で周囲の風景を見ることによってその度を測定した。その際、太陽に背を向けて立ち、変化を感じています。太陽の方を向いたり（欠照度計の受光面を自分の目の高さに置く。方法けた太陽をじかに見たり）、地面に寝転がってＡ は受光 面 の法 線を 目の 向いて いる 水平方 向

真上の空を見たりしているわけではありませに向け、方法Ｂは受光面の法線を真上に向けた。

ん。多くの場合まっすぐ立って、（太陽の方向ではない）水平方向を見ているはずです。そ目で感じる明るさを測るため、照度計は目の時に感じる明るさ、つまり、自分の目が向の高さに置き、受光面の法線を視線方向に向いている方向の明るさが、私たちに「日食中けました（方法 A）。これで、目に入る光と同の明るさ」として感じられるのです。

じ光を照度計で受けることになります。比較

このように考える時、日食中の明るさに影のため、通常の水平面照度を測る時と同じよ

響を与える要素が、前述の①～④のほかにもうに、受光面の法線を真上に向けた測定（方う一つ考えられます。それは〈周囲の環境〉

法 B）も行いました。結果を表 1 と図 6 に、です。前に、私が経験した日食中の明るさはまた、測定した場所の写真を図 7 に示します。

それぞれ大きく異なっていた、と書きましたが、同じような条件の日食でも、「どういう場所で観測したか」によって明るさの感じ方がずいぶん違うことがあるのです。
5. 周囲の環境による照度の違い「どういう場所で観測したか」によって明るさの感じ方が違う、というのは、あくまで「私の経験による私の感じ」です。本当にそうなんだろうか？

表1

周囲の環境による照度の違いということで実験です。
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－36－■ 特集：2012 年金環日食・続報

図7

図6■

測定した場所

周囲の環境による照度の違い
場所 3（土と草）場所 1（草地）

場所 4（コンクリート）

場所 2（交差点）

場所 5（草地・野球場）

この結果から、照度は周囲の環境に大きくどの場所でもそれほど大きな違いはありませ左右されることが分かりました。方法 B ではん。ただ、場所 1 や 5 のように少し離れた所いずれも受光面に直射日光が当たっていて、に樹木がある場合や、場所 7 のように直射日

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日食中の明るさについての考察

その１－37－て、あるいは地面のようすがどうなっているか等によって、同じ太陽の下にいるにもかかわらず大きく違ってくるのです。
金環食の場合、明るさを決める要素を① 露出している光球面の明るさ、② レイリー散乱によって入り込む散乱光、③ ミー散乱によって入り込む散乱光、④ 雲、⑤周囲の環境、 とすると、影響の大きさに順位を付けるなら、④＞⑤≧①＞③＞② となる
場所 6（砂地）のではないでしょうか。
（その 2 に続く）
文献

[1] 日食情報センターは、1978 年に設立されたボランティア組織で、主に日食のために海外遠征するアマチュアのため、「日食情報」誌の発行や勉強会・発表会などの開催を通じて様々な情報提供を行っている。
[2] フィンランド日食紀行（1991）
場所 7（日なたの壁の横）フィンランド日食観測隊

発行[3] オーストラリア日食観測報告（1976）
東京理科大学天文研究部
オーストラリア日食観測隊

発行[4] ハワイ・メキシコ皆既日食観測報告（1991）
東京理科大学天文研究部日食観測隊

場所 8（駐車場）
光に加えて壁面からの反射光がある場合は多少の違いが見られます。しかし、方法 A では
場所によって照度に 4 倍もの違いがあります。
つまり、私たちが普通に立って周囲を見た時に感じる明るさは、周囲に何があるかによっ
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大越治発行