愛媛県内における夜空の明るさ調査2021
Report on night sky brightness measured in Ehime Prefecture in 2021

鈴木裕司

SUZUKI Yuji

愛媛県総合科学博物館研究報告

第27号

別刷

Reprinted from the
BULLETIN OF EHIME PREFECTURAL SCIENCE MUSEUM No.27

2022

抜刷表紙27号.indd 92022/09/08 11:26

愛媛県総合科学博物館研究報告資Bulletin of Ehime Prefectural Science Museum, No.27（2022）, p. 95－102

料

愛媛県内における夜空の明るさ調査 2021
鈴木裕司 *

Report on night sky brightness measured in Ehime Prefecture in 2021
SUZUKI Yuji

Abstract： In 2021 we measured night sky brightness was measured at 11 locations in Ehime Prefecture. Comparingthe data with the survey lead by the Ministry of the Environment, although our data are 0.1 mag/arcsec2 brighter thanthe other, we got adequate value of sky brightness. Our measurements shows that some areas have darker skies than
21 mag/arcsec2 which is appropriate skies to see stars. Relations between the sky brightness and the colors of night sky
look like following the relation found so far. It was reconﬁrmed that V-band magnitude of Johnson-Cousins system andg-band magnitude of the digital camera used in this measurements had almost linear correlation.
キーワード：夜空の明るさ，愛媛県，等級の変換
Key words：Night Sky Brightness, Ehime Prefecture, conversion of magnitude

はじめに環境省調査であるが，愛媛県内は測定地点が少ないのが現状である．そこで，愛媛県内の広い範囲での状況を把天文に興味を持つに当たって，「星を見る」というこ握するため，県内の複数地点でデジタルカメラを用いてとは最も基本的な活動の一つである．しかし，一般的に夜空の明るさ測定を行った．ここでは，その測定の結果住宅地では街明かりがあることで，星が見えづらい環境について報告する．になってしまっている．星が見やすい場所を把握してお測定方法・場所くことは，住民が星を見たいと思った時の質問への回答を持つことにつながる．また，全国的に見ても夜空が暗い場所があれば，その土地の観光資源ととらえることも夜空の明るさ測定は，月が出ていないもしくは出てい可能である．ても影響が少ない下弦の月～三日月ごろの期間に実施し「星が見やすい場所がどこか」を探す手段として，夜た．環境省調査では，調査時刻は「日没 1 時間半後～ 3

空の明るさを地図上に表した「Light Pollution Map」
（Fabio時間半後の 2 時間」とされている．条件をそろえるため

et al., 2016）がある．おおまかな傾向をつかむには非常

これを意識したが，測定地点を増やすため，この時間以に便利であるが，夜空の明るさは変化するものであり，外にも測定を行っている．

状況の記録という点においては測定データを蓄積していくことが望ましい．

測定は図 1 に示した①～⑪の 11 か所で，計 16 回の測定を行った．1 つの場所で 2 回の測定を行った場所もあ

測定データの蓄積という点では，環境省が星空公団とり，同一地点での測定は a，b をつけて区別する．総合

共同で夏と冬の年 2 回実施している「デジタルカメラに科学博物館が東予地域の新居浜市に所在するため，東予よる夜空の明るさ調査」（以下，環境省調査）がよい機

地域での測定が多くなっている．

会になっている．この調査は，月の影響がない時期に調測定時のカメラの設定は表 1 の通りで，環境省調査と査期間が定められており，一定の条件の下，全国で夜空同じとした．その他，測定精度を高めるため，ダーク画の明るさを測定するものである．画像データを提出する像も表 1 の設定で撮影し，観測画像に対してフラットとことで，後日全国の結果がまとめられて発表される（環ダーク処理を行った（この設定でのダーク画像の挙動に境省，2021，2022）．定期的なデータ取得に適している

ついては補足を参照のこと）．

* 愛媛県総合科学博物館 学芸課 自然研究グループ
Curatorial Division, Ehime Prefectural Science Museum－ 95 －07

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愛媛県内における夜空の明るさ調査 2021

等級の求め方いて 0.1 等級以内の誤差で V 等級を求めることができていることがわかる．

デ ジ タ ル カ メ ラ の RAW 画 像 は， 画 像 変 換 ソ フ ト

恒星の測光を行う際に，Sky の測光も行われているた

raw2ﬁts（星空公団，2019）を使用して，RGB の 3 色にめ，全 Sky の測光値を平均して pixel 当たりの Sky の測分解し FITS 形式への変換を行った．観測画像へのフラッ光値を求めた．これを上記で求めたパラメータを用い

トとダーク処理および，恒星・Sky の測光はマカリィて B，V，RC 等級へと変換した．更に，レンズの画角と（Horaguchi et al., 2006）を使用し，開口測光で行った（図pixel 数から，1pixel 当たりの立体角を計算し，1 平方秒2）．
測光する際に，株式会社アストロアーツの天文シミュ角当たりの等級を求めた．

レーションソフト，ステラナビゲータ 11 を使用し，恒結果と考察

星の HIP 番号と高度を参照した．
測光で得られた恒星のカウント値 nB，nG，nR を次の夜空の明るさ

式に従って，機器等級 b，g，r に変換する．
b = ­2.5 × log10 (nB)

これらの等級と，その差をとった色指数をまとめたの

g = ­2.5 × log10 (nG)が表 2 である．撮影画像の一部は環境省調査に提出して

r = ­2.5 × log10 (nR)

おり，環境省調査で発表された夜空の明るさも表 2 に記

デジタルカメラのカラーフィルターの波長特性は，一般載している．環境省調査の値と V 等級を比較すると，V的に天文で用いられる Johnson-Cousins 標準測光系の B，等級の方が約 0.1 等級系統的に明るい結果が出ているが，V，RC バンドとは異なっている．そのため，次の式に従っほぼ同じ値となっており，妥当な測光結果が得られていて等級の変換を行う（伊藤ほか，2018）．

ると考えられる．

B = b + kbg× (b−g) + κB × sec (z) + CB

調査地点は街中を選んでいないものの，比較的街に近V = g + kgr× (g−r) + κV × sec (z) + CV

いところでは 19 等級台の結果が出ている．街から離れRC = r + k'gr× (g−r) + κR × sec (z) + CR

ると夜空は暗くなり，環境省調査（2021）によると一般

ここで kbg，kgr，k'gr はカメラの観測波長と星表の観測波的に天の川が見えやすいと考えられる 20 等級以上の地長の相違を補正するための係数（カラー補正係数），κB，点も，調査を行った各市町村で確認できた．更に，久万

κV，κR は地球大気による光の減光を補正する係数（大気高原町と伊方町については，天の川の複雑な構造が確認補正係数），z は天頂から恒星までの角度，CB，CV，CRできるとされる 21 等級の半ばの結果が出ており，星をは等級のゼロ点である．B，V は Tycho-2 カタログ（Hog

見るのに適した暗い空であることがわかる．

et al., 2000）を参照した．RC は Tycho-2 カタログに含まれないため，Natali et al. (1994) にある関係を用いて B，夜空の明るさと色伊藤ほか（2018），加藤・金剛（2018，2020）などのV から求めた．
図 3 は，観測地点① a で撮影した画像から求めた機研究では，夜空が明るくなるほど，夜空の色が青くなる

器等級 g と Tycho-2 カタログの V 等級のグラフである．

傾向があることが報告されている．これらの研究の結果

デジタルカメラでの機器等級 g は Johnson-Cousins 標準に今回の結果を追加したものが図 5 である．20 等級以測光系の V 等級と同様の分光特性を持つ（小野間ほか，上の地点では同様の傾向が見える．しかし 19­20 等級2009）ことから，ほぼ直線状の関係になっている．しかの地点では，予測される関係よりは夜空の色が赤いといし，V で 4 等級より明るい側では，g が頭打ちの様な関う結果が出ている．ただし，測定地点③では撮影場所近係になっている．これは，画像でピクセル値が飽和してくに高圧ナトリウムランプのオレンジ色のライトを確認いる影響と考えられる．また，V = 7 付近に直線から大しており，直接光が当たらない場所で撮影をしたものの，きく外れた位置に 1 つ恒星がプロットされている．この夜空の色を赤くした可能性が考えられる．18.5­19.5 等

恒星は B − V = 2.05 という非常に赤い色をしている．こ級の地点のデータが不足しているため，今回よりも街にれらのことから，明るい恒星や極端に赤い色をした恒星近い場所でのデータを補い，どのような結果が出るかにでは正しく測光が行えない可能性がある．そのため，測注目したい．

光する恒星の条件として① V > 4，② B­V < 1.5 の 2 つを設定した．この条件を満たす恒星を 50 個以上測光し，機器等級 g から V 等級への変換最小二乗法を用いて各パラメータを求めた．地点① a に

今回の調査では，機器等級 b，g，r から B，V，RC 等

おいて，求めたパラメータを使用して推定した V 等級級それぞれでの夜空の明るさを求めた．複数のバンドでと Tycho-2 カタログの値との差と，V 等級の関係を示しの等級を測定することで，色情報が得られる反面，測光たのが図 4 である．これを見ると，ほとんどの恒星におを行う回数が増えてしまう面がある．夜空の明るさと－ 96 －07

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鈴木裕司

補

いった時には，通常 V 等級が用いられるが，その場合足でも B，V バンドの 2 色の測光が必要になる．デジタル
カメラでの機器等級 g は Johnson-Cousins 標準測光系のここでは長秒時ノイズ低減の挙動について述べる．長V 等級と同様の分光特性を持つ（小野間ほか，2009）こ

秒時ノイズ低減を ON にすると，ライト画像を撮影したとから，機器等級 g のみから V 等級を求めることがで後に同じ秒数だけ処理時間がかかる．このことから，カきれば，夜空の明るさのみを調べる時には効率的である．

メラ内部でダーク画像を撮影し，ライト画像から差し引

図 6 に示した各調査地点における機器等級 g と V 等級いたものを保存していると思ってしまう．しかし，使用の関係を見ると，測定地点ごとのデータはほぼ直線状にしたカメラの説明書には「露光時間 1 秒以上で撮影したなっている．そこで，画像に対し，長秒時露光特有のノイズが検出された時に自動低減処理が行われる」という旨が記載されており，

V=k×g+Cの式で変換を行えると仮定し，最小二乗法により各調査具体的な挙動については書かれていない．

地点での k と C の値を求めた．地点① a の場合は，そこで，長秒時ノイズ低減 ON ／ OFF の状態で撮影

k = 0.993

したダーク画像のノイズ値を比較した．図 8 は，上がC = 16.314

ノイズ低減 OFF，下が ON で撮影したダーク画像のグとなった．この値を用いて推定した V 等級と Tycho-2 カラフである．どちらも 4 枚の画像を平均し，短辺方向でタログの値との差と，V 等級の関係を図 7 に示す．図 4200pixel を平均したものである．これを見ると長秒時ノと比べると，同程度の誤差で V 等級を推定できている

イズ低減によって，外れ値がなくなっていることがわかことがわかる．また，C はゼロ点に当たるため，測定地る．しかし平均値を見ると ON にした方が，値が大きく点により異なるが，k はフィルターの特性であるため，なっている．もしダーク画像の差し引きを行っているの地点によらず共通だと考えられる．各地点の値から求めであれば，ON にすると値は 0 に近い値を示すはずなのた結果は，で，そのような処理ではないことはわかる．ライト画像，
k = 0.987 ± 0.013

ダーク画像それぞれで長秒時ノイズ低減を ON にして撮となり，測定地点に依らずほぼ比例の関係にあることが影しダーク処理を行ったのは，正確な挙動はわからない

確かめられた．簡易的に夜空の明るさを調べるのであれものの，互いに差し引くことで長秒時ノイズ低減の挙動

ば，機器等級 g を V 等級の代わりとして採用しても誤をキャンセルすることを狙いとしている．

差は小さいと言える．
参考文献
まとめ
FALCHI, F., CINZANO, P., DURISCOE, D., KYBA, C.

2021 年度に，愛媛県内の 11 か所で夜空の明るさを計

C. M., ELVIDGE, C. D., BAUGH, K., PORTNOV,

16 回測定した．環境省調査で発表された値と比較する

B., RYBNIKOVA, N. A. and FURGONI, R., 2016:

ことで，0.1 等級の系統的な誤差はあるものの，妥当なSupplement to: The New World Atlas of Artificial

測光結果が出ていることを確認できた．測定した地点

Night Sky Brightness. GFZ Data Services. https://doi.

では，市街地から車で 1 時間もかからない地点で 20 等

org/10.5880/GFZ.1.4.2016.001（2022.06.17 参照）．

級以上の暗さを確認できたほか，条件のよい地点では夜HOG, E., FABRICIUS, C., MAKAROV, V., URBAN,

空の明るさが 21 等級半ばとなる地点を複数確認できた．

S., CORBIN, T., WYCOFF, G., BASTIAN, U.,

夜空の明るさと色の関係を調べたところ，緩やかな関係

SCHWEKENDIEK, P. and WICENEC, A., 2000 : Theが見られるが，夜空の明るさが 19 等級前後のデータを

Tycho-2 Catalogue of the 2.5 million brightest stars.
Astronomy and Astrophysics, 355, p.27-30.

補って確認する必要がある．また，機器等級 g のみからでも，同程度の誤差で V 等級を推定できることが確か

HORAGUCHI, T., FURUSHO, R., AGATA, H. and Paofits
WG, 2006 : FITS Image Analysis Software for Education

められた．

: Makali`i. ASP Conference Series, 351, p.544-547.
謝辞星 空 公 団，2020： 開 発 製 品（ ソ フ ト ウ ェ ア ）raw2ﬁts.
http://www.kodan.jp/?p=products（2022.06.17 参照）．

本稿をまとめるにあたり，本稿をお読みいただき有益伊藤信成，越村真帆，萩原拓也，加藤明音，2018：熊野

なご助言をいただきました福井市自然史博物館の加藤英

市の夜空の明るさ計測­夜空の明るさと色の関係­．

行氏に厚く御礼を申し上げます．

三重大学教育学部研究紀要，69，p.31-37.
加藤英行，金剛晴彦，2018：足羽山の夜空の明るさと色－ 97 －07

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2022/08/30 9:14

愛媛県内における夜空の明るさ調査 2021の測定．福井市自然史博物館研究報告，65，p.1-6．

www.env.go.jp/press/110717.html（2022.06.17 参照）．

加藤英行，金剛晴彦，2020：福井市における星の見え方

NATALI, F., NATALI, G., POMPEI, E. and PEDICHINI, F.,と街灯，夜空の明るさ・色・スペクトルの調査．福1994 : The use of the (B-I) color index and applications

井市自然史博物館研究報告，67，p.11-20．

of the (B-I) versus (B-V) relationship. Astronomy and環境省，2021：令和 4 年度 夏の星空観察 デジタルカメ

Astrophysics, 289, p.756-762．

ラによる夜空の明るさ調査の結果について．http://小野間史樹，伊藤絢子，原田泰典，福島英雄，香西洋樹，

www.env.go.jp/press/110173.html（2022.06.17 参照）．

200：デジタル一眼レフカメラを用いた夜空の明る環境省，2022：令和 4 年度 冬の星空観察 デジタルカメ

さ調査方法の提案．国立天文台報，12，p.93-102．

ラによる夜空の明るさ調査の結果について．https://

表１

カメラ

EOS Kiss X6i (Canon)

レンズ

EF40mm F2.8 STM (Canon)

ISO 感度

800

F値

5.6

露出時間

30 秒

保存形式

RAW

長秒時ノイズ低減

ON

高感度ノイズ低減

OFF

表２

測定地点
No

撮影日

①a2021/09/06

21：53②a2021/09/07

21：49③a2021/09/09④a2021/10/02④b2021/10/02

⑤

撮影
時刻

撮影の設定

撮影場所
（市町村）

測定地点と測定結果

色指数（mag/arcsec2）

環境省
調査時間内（＊）

環境省
調査値

B 等級

V 等級

R 等級

B­VV­R

西条市○20.7021.21

20.67

20.11

0.54

0.56

新居浜市

○

19.50

19.90

19.36

19.03

0.54

0.32

21：00

新居浜市

○

19.79

20.35

19.62

19.09

0.73

0.53

20：25

久万高原町

○-

22.19

21.33

20.44

0.86

0.89

21：24

久万高原町

×-

22.37

21.41

20.46

0.95

0.95

2021/10/03

20：16

新居浜市

○-

21.73

21.07

20.36

0.66

0.71

⑥

2021/10/03

20：51

四国中央市

○-

21.79

21.12

20.36

0.67

0.76

⑦

2021/10/03

21：37

四国中央市

×-

21.42

20.56

20.12

0.86

0.44

⑧a

2021/10/03

22：19

四国中央市

×-

21.39

20.83

20.42

0.56

0.41

⑨

2021/10/05

20：28

久万高原町

○-

22.34

21.59

20.58

0.75

1.01

⑩2021/11/28

22：45

伊方町

×-

22.45

21.67

20.74

0.78

0.93

②b2022/01/25

19：57

新居浜市

○

19.61

19.99

19.47

19.13

0.51

0.34

⑧b2022/02/02

19：35

四国中央市

○

19.92

20.51

19.84

19.49

0.67

0.36

③b2022/02/02

20：50

新居浜市

○

19.09

19.79

18.95

18.45

0.84

0.50

①b2022/02/04

19：43

西条市

○

20.39

20.92

20.27

19.83

0.64

0.45

⑪2022/02/04

21：00

今治市

○

20.14

20.79

20.13

19.82

0.67

0.31

夜空の明るさ（mag/arcsec2）（＊）環境省調査の時間は「日没 1 時間半後～ 3 時間半後の 2 時間」である－ 98 －07

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鈴木

図1

裕司

測定地点（国土地理院ウェブサイトで取得した地図データに測定地点 No を追加）

図2

マカリィを用いた恒星の開口測光－ 99 －07

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愛媛県内における夜空の明るさ調査 2021

図3

図4

Tycho-2 カタログの V 等級と機器等級 g の関係推定した V 等級と Tycho-2 カタログの値との差と，V 等級の関係－ 100 －07

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鈴木

図5

図6

裕司

夜空の明るさと夜空の色全ての調査地点における Tycho-2 カタログの V 等級と機器等級 g の関係－ 101 －07

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愛媛県内における夜空の明るさ調査 2021

図7

機器等級 g から推定した V 等級と Tycho-2 カタログの値との差と，V 等級の関係

図8

長秒時ノイズ低減 ON と OFF でのダークノイズの比較－ 102 －07

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