愛媛県総合科学博物館研究報告

資Bulletin of Ehime Prefectural Science Museum, No.28（2023）, p. 65－75

料

四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較
鈴木裕司 *Report on Direct Comparisons of Brightness of Night Skies and City Lights in Suiha Kogen,Shikokuchuo City, Ehime Prefecture
SUZUKI Yuji
Abstract：The brightness of the city lights and the night sky were simultaneously measured at Suiha Kogen which islocated in Shikokuchuo City, Ehime Prefecture, and their temporal changes were compared. The results showed thatthe brightness of the city lights and the night sky were almost proportional to each other, and that the night sky becamedarker when the city lights became darker. The relationship between the brightness of the night sky and the color of
the sky was similar to that observed in previous studies. The color of illuminations was determined from the amount ofchange in city lights, and it was found that the night sky became bluer as the amount of artiﬁcial illumination, which
was bluer than the night sky without artiﬁcial light, increased. However, the effect of saturated pixels on the calculationof illumination color should be eliminated in future studies.
キーワード：夜空の明るさ，街明かり，直接比較
Key words：night sky brightness, city lights, direct comparison

はじめにいる．その他，伊藤ほか（2018），加藤・金剛（2018，2020），鈴木（2022）などの調査では，複数の地点の街「星を見る」ということは，星や宇宙に興味を持つ入の明るさを比べると，明るい地点の方が空の色が青いとり口となる行動となりうる．しかしながら，現代は街明いう結果が出ている．

かりがあるため，例えば夜空の明るさを地図上に表した

一方，同じ場所であっても，夜遅くになるほど街明か「Light Pollution Map」
（Falchi et al., 2016）を見ると，多りは少なくなり，それに伴い夜空が暗くなるということ

くの人が住む場所ほど夜空が明るい状態になっている．

は，特に真夜中に星を見たことがある人にとっては感覚星に興味を持ち始めた後，よりたくさんの星や暗い天体的に正しいと言える．数値としても田村・安藤（2018）

を見ようと思った場合には，夜空が暗い場所で星を見るによって確かめられている．しかしながら，街明かりとことが次のステップへとつながる．そのため，夜空が暗

夜空の明るさが数値としてどのような関係にあるかを調

く，星が見えやすい場所の情報を持っておくことは，天べた例は少ない．野村ほか（2010）では，街明かりと夜文を普及する活動へとつながる．

空の明るさは比例する結果が出ており，複数晩の結果を

夜空の明るさの調査は，衣笠・長野県星空継続観察比べた結果，街明かりは日によって 0.3 等級程度の変動ワーキンググループ（2019），阿南市科学センター（2023）を示すのに対し，夜空の明るさは 0.5 等級程度の変動をなどで地域内のチームや拠点施設が主導して行われてい示している．夜空の明るさの変動の大きさは，大気の条る．それに対し全国規模のものとしては，環境省が星空件の変動によると考えられている．

公団と共同で夏と冬の年 2 回実施している「デジタルカ

また，街灯からの光の出方を工夫することで，夜空にメラによる夜空の明るさ調査」がある（環境省，2022，漏れる光を少なくし，より暗い夜空を実現しようと試み2023）．この調査は，決められた期間内で，かつ日没 1る場合にも，「街明かりをどの程度暗くしたら，夜空が時間半後から 3 時間半後までの 2 時間が調査の時間帯とどの程度暗くなるのか」という関係がわからなければ，なる．カメラの設定方法もそろえることで，全国の様々達成目標を立てづらい．

な場所で比較するためのデータを取得することができてそこで本調査では，数時間にわたって街明かりと夜空* 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－ 65 －04鈴木.indd 65

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四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較の明るさを同時に測定・比較することで，両者が数値的分布のピークの値を取得することができるため，これをにどのような関係にあるのかを調べた．また，街明かり各画像の夜空の明るさの代表値とした．の写真を測光することで，どのような光源の影響が大き夜空の明るさを機器等級 b, g, r から Johnson-Cousinsいのかを分析した．ここでは，これらの結果について報

標準測光系の等級に変換する方法は鈴木（2022）と同様告する．の変換式を用いた．ただし，観測場所が１つであるため，大気状態は大きく変化しないと仮定し，各バンド当たり2 パラメーターを用いて以下の様に変換した．

測定方法

B = b + kbg × (b ‐ g) + CB
夜空の明るさと街明かりの直接比較は，できるだけ広V = g + kgr × (g ‐ r) + CV

い範囲の街を見下ろすことのできる高い場所から行うこRC = r + k'gr × (g ‐ r) + CRとが望ましい．それに適した場所として，愛媛県東部にただし，位置する四国中央市の翠波峰展望台を選択した．翠波峰

b = ‐ 2.5 × log10 (nB)は，菜の花とコスモスの名所である翠波高原が知られて

g = ‐ 2.5 × log10 (nG)いる．一番高い場所まで上がった標高約 900m の場所に

r = ‐ 2.5 × log10 (nR)

翠波峰展望台があり，そこからは北に向かって四国中央である．各パラメーターは，撮影した画像から 1 時間

市の土居，伊予三島，川之江の街を見下ろすことができごとに計 5 枚の画像を選び，それぞれで 10 個の恒星をる．また，反対の南には法皇山脈が続いており，低空ま測光し，Tycho-2 カタログ（Hog et al., 2000）と Natali etで暗い空となっている．この地形的な特徴から，翠波峰al.（1994）の関係を用いて算出した B, V, R の等級と比上空に影響を与える街明かりの範囲を絞り込むことがで較し決定した．各画像の値の分布が大きく異ならないたきることも利点である．

め（図 4），5 枚の画像の 50 個の恒星サンプルをまとめ街と夜空を同じ機種のカメラで撮影し，途中に雲の影響が出ていないデータを取得できた 2023 年 5 月 16 日にて扱い，それによって求められた以下のパラメーターを全ての画像において使用した．

撮影した画像を用いた．2023 年 3 月 19 日にも行ったが，kbg = 1.208，CB = 16.148

この時の画像は明るい恒星の周囲ににじみが確認できた

kgr = ‐ 0.0345，CV = 16.270

他，図 1 のように夜空の明るさが散発的に明るくなって

k'gr = ‐ 0.758，CR = 14.407

いるため，雲の影響があったと判断した．撮影の設定は
結表１の通りで，リモートコントローラを用いて撮影間隔

果

1 分毎に，21:08 ～ 25:15 の間撮影を行った．街を撮影するカメラは伊予三島と川之江の市街地がおよそ入る方

街明かりの時間変化

向（図 2）を，夜空を撮影するカメラは天頂方向を向け，

図 5 は RGB の各色について街明かりの時間変化を表

撮影の間は位置を変えなかった．ブラケット撮影を行っしたものである．撮影時間の間で，どの色についても街たうちで露出時間が一番短い 1.3 秒露出の画像を使用し明かりの量がおよそ半分に減少している．基本的に夜た．

遅くになるにつれて街明かりは徐々に減少していくが，撮影した画像は，raw2ﬁts（星空公団，2020）を用い23:45 や 24:30 などに大きな時間変化が見られる．て RAW 形式から ﬁts 形式へ変換するとともに RGB の 3色に分解した．その後，ダーク及びフラット補正を行っ夜空の明るさの時間変化た．

図 6 は B, V, R の各バンドにおける夜空の明るさの時

街明かりは，撮影した地点に届く全ての光の量ととら間変化を表したものである．街明かりと同様に，夜遅くえるため，撮影した画像全体の平均を採用した．画像のになるにしたがって，夜空も暗くなっている．測定期間中で街灯そのものを撮影したピクセルなどに飽和してい中に，R バンドでは約 0.5 等，V バンドでは約 0.6 等，Bる部分がある．飽和したピクセルがあると値を過小評価

バンドでは約 0.7 等夜空が暗くなっている．

してしまうが，補足に記した通り，その減少量は真の値に対して一定の割合であると考えられる．そのため，比街明かりと夜空の明るさの関係

例関係や増減のタイミングなどの議論は成立すると仮定をする．

図 7 は RGB の各色での街明かりと夜空の明るさの関係を示したものである．どの色においても，ほぼ比例の夜空を撮影した画像のヒストグラムを作成すると，恒関係にあることが読み取れる．しかしながら，比例係数星が写っていない夜空の明るさがガウス分布に近い分布は色によって異なり，R 画像では街明かりに対しての変となる（図 3）．画像のピクセル値の中央値を取ることで，化が緩く，B 画像では変化が急となっている．

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鈴木考察裕司

NB(t)，Δ NG(t) の値の時刻変化を示した図 13 を見ると，値そのものが小さくなったことにより，ノイズにより測夜空の明るさへの街明かりの影響定値が変動を受けている様子が見えていると考えられ街明かりと夜空の明るさを直接比較した例は，甲府盆る．以上のことから，この場所の照明の B 画像と G 画

地において調べた野村ほか（2010）の研究があるが，両像のカウント比を約 0.588 と仮定できる．また，図 7 か者に比例関係が見られ，同様の結果となっている．野村

ら街明かりと夜空の明るさのカウントには比例関係があほか（2010）では，測定が 15 分毎であったのに対し，ることから，飽和したピクセルは色に影響を与えないと

本研究では 1 分毎の測定であるため，時間分解能を上げ仮定した場合に，このカウント比の照明が卓越した時のた挙動が見える． 図 5 と図 6 を比較すると，街明かり夜空の色を B－V = 0.37 と計算することができる．反対の時間変化と夜空の明るさの時間変化の様子が似ているに，図 10 にある結果のうちで最も夜空が暗い場所のもことがわかる．特に，21:50，23:45，24:30 付近の街明のとして，加藤・金剛（2020）の V = 21.67 mag/arcsec ，かりが急激に変化している特徴は，夜空の明るさにも表

B－V = 1.18 の測定値がある．環境省（2022）の参考資

れている．この結果と，街明かりと夜空の明るさが比例

料では，夜空の明るさが 21.75 mag/arcsec より暗ければ，関係にある結果から，夜空の明るさは街明かりが直接的人工照明の影響はほとんどないと考えられるとしているに影響を与えていると考えられる．

ため，人工照明が全くない場所では夜空はこの程度に赤一点注意点として，0:30 の街明かりの変動について22い色となると考えられる．

は，R バンドではほぼ夜空の明るさに変化が見られていこれらのことから，夜空は人工照明がない状態で最もなことが挙げられる．明かりが変化する前後の写真（図赤く，それよりも青い色の光で照らされることによって，8）を比較すると，この明かりの変化は１つの施設の照夜空が明るくなるとともに青く変わっていくと考えられ明が消えたことが原因となっている．写真からは照明のる．しかしながら，この考えでは夜空の色は照明の色で形が見えることから，施設からカメラに向かって直射光ある B－V = 0.37 までしか青くならない．
加藤・金剛（2018）が入ってきており，それにより街明かりの変化が大きでは V = 18 mag/arcsec 付近で B－V = 0.00 程度まで夜空く見積もられてしまったと考えられる．これに対して，が青くなっている結果が出ているため，今回得られた照23:45 － 0:15 にかけての大きな変化は，複数の施設で照明の色では，ここまで夜空が青くなることを説明できな明が消えたことが原因（図 9）であり，街明かりが減少

い．これと同様の議論を露出時間 5 秒の画像で行うと，した分に応じて夜空の明るさが暗くなったとみられる．

照明の色が卓越した夜空の色は B－V = 0.55，露出時間220 秒の画像では B－V = 0.63 となる．そのため，飽和し夜空の明るさと色たピクセルの影響が出ていると考えられ，ピクセルが飽

伊藤ほか（2018），加藤・金剛（2018，2020），鈴木（2022）の研究によると，夜空が明るいほど夜空が青い，という和しない様に広いダイナミックレンジの明るさを記録しての調査が望まれる．

結果が出ている．今回測定した夜空の色をプロットすると，同じく夜空が明るいほど夜空が青い結果になって変化の大きな照明が街明かりに占める割合おり，過去の研究と同様の分布になっている（図 10）．

高い場所から街を眺めて見ると，街の中に照明が非常観測時間内で，B－V が約 0.2 等級変化している．また，に明るい部分があるのに気づく．時刻が遅くなると街明時系列で夜空の色がどのように変化したかを表したのがかりは少なくなっていくが，まんべんなく暗くなってい図 11 である．変化の様子が図 6 の夜空の明るさの変化

くわけではない．図 14 は測定開始時と終了時の街の様のグラフに似ており，図 10 の関係もあることから，夜子と，その 2 つの明るさの比をとったものを示してい空が暗くなるとともに，夜空の色が赤色側へ戻っていっる．比の画像の中で青い部分は変化が 1 倍以下の場所，たと考えられる．

赤い部分は変化が 50 倍以上の場所となっている．これ

夜空の色が変わる要因としては街明かりの影響が考えを見ると，一部の照明が街明かりに対して非常に大きなられる．街明かりがもっとも少なくなったのは 25:15 で影響を与えているように感じる．そこで，赤い部分を中あり，この時刻とある時刻の B 画像と G 画像の街明か

心に図 15 で示される場所の街明かりを測定したところ，りのカウントの差をΔ NB(t)，Δ NG(t) とし，Δ NB(t) ／その合計は街明かり全体の 20.3% となった．空からもΔ NG(t) が時刻とともにどのように変化するのかを表し光がやってきているので，それを除いて市街地に限るとたのが図 12 である．このグラフから，時刻によって街23.0% に上昇する．変化した分の街明かりの量と比べる

明かりが変化しても，比率はほぼ変わらない，つまり街とその 37.3% である．実際にはピクセルが飽和してい明かりを変化させた照明の色はほとんど変化しないこる影響がある他，街明かりが大気で散乱して，大気自体とがわかる．なお，00:30 以降の値が乱れているが，Δの明るさも変化していることが確認できたことから，影－ 67 －04鈴木.indd 67

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四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較

響はこの数値以上になると思われる．これらの明かりはべることで，飽和したピクセルの影響を推定することが消して支配的な割合ではないが，照明を改良して夜空のできる．

明るさと生活の便利さを両立させようとする場合には，

図 17 は，露出時間 1.3 秒と 5 秒及び 5 秒と 20 秒のそこうした特に明るい照明から工夫すると効果的であるとれぞれの画像の組，RGB の各色について，画像の平均考えられる．

値の関係をプロットしたものである．これを見ると，それぞれ画像の平均値が比例の関係にあることがわかる．
その比例係数は 4 を下回っている．露出設定が 2 段異まとめなっていると，飽和の影響がなければピクセル値は 4 倍
翠波高原にて街明かりと夜空の明るさを同時に撮影異なるはずである．それが 4 倍より小さいということは，し，それらの時間変化を比較した．その結果，街明かりその分が飽和したピクセルによる過小評価の影響というと夜空の明るさはほぼ比例関係にあり，街明かりが暗くことになる．この倍率が同じ設定の組では変化がないこ

なると夜空も暗くなる様子が確認された．夜空の明るさとから，測定値の絶対値は過小評価しているものの，そと色の関係は，これまでの研究と同様の傾向を示した．の減少量は真の値に対して一定の割合であると推定でき

街明かりの変化量から照明の色を求め，自然の状態よりる．そのため，測定値そのものではなく，比例関係や増も青い色の人工照明が増えるにしたがって，夜空は青く減のタイミングについての議論は行うことができると考なっていたことを示した．しかし照明の色の計算に飽和えられる．ただし，飽和による値の減少率は色によってしたピクセルの影響が出ているため，その影響をなくし異なるため，色についての議論は注意が必要である．

た研究が望まれる．
参考文献
補足
阿南市科学センター，2023：あなん夜空の明るさ調査．

高感度ノイズ低減について

https://sites.google.com/view/anan-yozora（2023.06.05参照）．

ここでは高感度ノイズ低減の影響について述べる．
今回使用したカメラである EOS Kiss X6i の使用説明書

Canon, 2012：EOS Kiss X6i 使 用 説 明 書．https://gdlp01.

（Canon，2012）を見ると，再生状況によってノイズ低c-wss.com/gds/4/0300007694/01/eoskissx6i-im-c-ja.pdf

減効果が変化する場合があることが記載されており，ノ（2023.06.05 参照）．

イズ低減前の情報が保存されていることが示唆されて

FALCHI, F., CINZANO, P., DURISCOE, D., KYBA, C.

い る． ま た，Canon 製 の 画 像 処 理 ソ フ ト Digital Photo

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

Professional ver.4 を使用して，高感度ノイズ低減を「標準」

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

で撮影した画像を開くと，ノイズリダクションの項目で: Supplement to: The New World Atlas of Artificial

輝度ノイズ緩和と色ノイズ緩和が 0 ではない設定となっNight Sky Brightness. GFZ Data Services. https://doi.ていることが確認できる．それぞれの設定値を 0 とする

org/10.5880/GFZ.1.4.2016.001（2023.06.05 参照）．

ことで，ノイズ除去前の画像に戻すことができる．さら

HOG, E., FABRICIUS, C., MAKAROV, V., URBAN,に，図 16 に高感度ノイズ低減「標準」で撮影した画像

S., CORBIN, T., WYCOFF, G., BASTIAN, U.,と「OFF」で撮影した RAW 画像をそれぞれ Photoshop

SCHWEKENDIEK, P. and WICENEC, A., 2000 : The

で開き，+5.0 段の明るさ補正をしてノイズを見えやす

Tycho-2 Catalogue of the 2.5 million brightest stars．

くし，同じ設定で書き出しをしたものを示す．これらのAstronomy and Astrophysics, 355, p.27-30．

画像を比較すると，同様のノイズが載っていることが確

HORAGUCHI, T., FURUSHO, R., AGATA, H. and Paofits

認できる．これらのことから，少なくとも今回使用した

WG, 2006 : FITS Image Analysis Software for Education

カメラにおいては，高感度ノイズ低減は RAW 画像には: Makali`i．ASP Conference Series, 351, p.544-547.

設定値として記録されるもので，画像データには変更が

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）．

加わっていないものと判断した．

伊藤信成，越村真帆，萩原拓也，加藤明音，2018 : 熊野市の夜空の明るさ計測－夜空の明るさと色の関係－．

飽和したピクセルの影響について

三重大学教育学部研究紀要，69，p.31-37.

ここでは飽和したピクセルの影響について述べる．表
1 に記載したように，街明かりは± 2 段でブラケット撮

環境省，2022 : 令和 4 年度 夏の星空観察 デジタルカメ

影を行った．より明るい設定で撮影すると飽和するピク

ラによる夜空の明るさ調査の結果について．https://

セルが増えるため，露出設定の異なる画像の平均値を比

www.env.go.jp/press/press_00796.html（2023.06.05 参－ 68 －04鈴木.indd 68

2023/08/02 9:35鈴木照）．

裕司

NATALI, F., NATALI, G., POMPEI, E. and PEDICHINI, F.,

環境省，2023 : 令和 4 年度 冬の星空観察 デジタルカメ

1994 : The use of the (B-I) color index and applications

ラによる夜空の明るさ調査の結果について．https://of the (B-I) versus (B-V) relationship. Astronomy andwww.env.go.jp/press/press_01333.html（2023.06.05 参Astrophysics, 289, p.756-762．
野村詩穂，小野間史樹，跡部浩一，高橋真理子，2010：照）．

甲府盆地における市街光と夜空の明るさの同時観

加藤英行，金剛晴彦，2018 : 足羽山の夜空の明るさと色測．日本天文学会 2010 年春季年会，Y20b.の測定．福井市自然史博物館研究報告，65，p.1-6．
加藤英行，金剛晴彦，2020 : 福井市における星の見え方

鈴木裕司，2022 : 愛媛県内における夜空の明るさ調査と街灯，夜空の明るさ・色・スペクトルの調査．福2021．愛媛県総合科学博物館研究報告，第 27 号，

井市自然史博物館研究報告，67，p.11-20．

p.95-102.

衣笠健三，長野県星空継続観察ワーキンググループ，

田村和之，安藤徹，2018：徳島の星空：定点観測による

2019：長野県内の系統的な夜空の明るさ測定．天文光害の時間的変化．鳴門教育大学研究紀要，
第 33 巻，教育，vol.31，No.4，p.11-13．

p.344-357．

表１

撮影の設定夜空の撮影

街の撮影

カメラ

EOS Kiss X6i (Canon)

EOS Kiss X6i (Canon)

レンズ

EF40mm F2.8 STM (Canon)

EF-S18-135mm F3.5-5.6 IS STM (Canon)

焦点距離40mm（換算 64mm）

18mm（換算 28.8mm）

ISO 設定

800

100

F値

5.63.5

露出時間

30 秒

1.3 秒，5 秒，20 秒

保存形式

RAW

RAW

長秒時ノイズOFF

OFF

高感度ノイズ低減

標準（※）

標準（※）

備考

1 分毎に撮影

1 分毎に撮影± 2 段でブラケット撮影し－ 2 段を使用（※）高感度ノイズ低減は通常の撮影時の設定のままであったが，RAW 画像にはノイズ低減前のデータが保存されていると判断した．補足を参照のこと．

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四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較

図1

図3雲の影響がある場合の夜空の明るさの変化

図2

夜空の明るさのヒストグラムの一例

翠波峰展望台から見た伊予三島・川之江の街．この範囲内で街明かりを測定した．

－ 70 －04鈴木.indd 70

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鈴木

図4

図5裕司

機器等級を変換する際に用いたパラメーターの分布

時刻による街の明るさの時間変化

図7

図6

時刻による夜空の明るさの変化

街の明るさと夜空の明るさの関係－ 71 －04鈴木.indd 71

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四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較

図8

図9

図 10

24:30 ごろの街明かりの変化を起こした照明の変化

23:15 の街明かり（上）と 24:15 の街明かり（下）．露出時間 5 秒．

夜空の明るさと色の関係

図 11

時刻による夜空の色の変化－ 72 －04鈴木.indd 72

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鈴木

図 12

図 13裕司

最も街明かりが少ない 25:15 と比べて多い分の B と G 画像の街明かりのカウントの比

最も街明かりが少ない 25:15 と比べた B 画像と G 画像のそれぞれの街明かりのカウントの差分－ 73 －04鈴木.indd 73

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四国中央市の翠波高原における夜空の明るさと街明かりの直接比較

図 14 街明かりが変化した場所．上は測定開始時の街の様子，中央は測定終了時の街の様子．下はその 2 つの明るさの比をとったもので，青い部分は変化なし（1 倍），赤い部分は 50 倍以上暗くなった場所を表す．

図 15

個別の明るさを測定した場所（四角で囲まれた部分）

図 16 高感度ノイズ低減「標準」で撮影した画像（左）と「OFF」で撮影した画像（右）．それぞれ RAW ファイルを Photoshop で開き，同じ設定で書き出しをした．

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鈴木

図 17

裕司

同じ時刻に撮影した露出設定が 2 段ずつ異なる 3 枚の画像の RGB それぞれの平均値の比較－ 75 －

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