流れ星はどうして光るの？

仕組みの科学

流星の正体は、宇宙空間に漂う直径1ミリメートルから数センチメートル程度のチリの粒である。国立天文台の解説によれば、この粒が地球大気に飛び込んだときに生じるエネルギーによって発光し、光っている高度は地面から数十キロメートル上空にあたる。地球の公転速度と粒の軌道速度が合成されるため突入速度は非常に大きく、粒は自らの表面から成分を失いながら（アブレーション）気化していく。私たちが見ている光の線は、粒そのものが燃える炎ではなく、気化した成分と周囲の大気が高温になって放つ光の帯だ。

発光の色は組成を映す。マグネシウムや酸素は緑、窒素は赤といった発光色の違いがあり、分光観測によって流星物質にどの元素が含まれていたかを推定できる。持続時間は1秒以下から5秒程度が大半で、まれに10秒ほど見えるものもある。明るさがマイナス4等程度を超えると「火球」と呼ばれ、日本全国での目撃頻度は平均して1か月に数個程度とされる。明るい流星の後には、淡く光る雲のような「流星痕」が数秒から、ときには数十分にわたって空に残ることがある。地上に落ちて回収されるのは、燃え尽きなかった大きめの物体に限られる。

歴史と発見

流星が毎年決まった時期に集中して現れることは古くから知られていたが、その正体が彗星の残したチリであるという理解は近代天文学の成果である。日本天文学会の天文学辞典によれば、流星群は彗星や小惑星から放出された流星物質がほぼ同じ軌道上に広がっている領域を地球が通過するときに発生する。流星が飛び出す中心の点を「放射点」と呼び、その点がある星座の名前をとって「○○座流星群」と命名される、という枠組みも整理された。

歴史的な転機となったのが、しし座流星群である。母天体はテンペル・タットル彗星（55P/Tempel-Tuttle）で、その公転周期である約33年ごとに流星嵐のチャンスがあるとされ、1799年・1833年・1866年・1966年などに激しい流星嵐が記録されてきた。2001年11月18日深夜から19日未明にかけては、日本でも1時間あたり1000個を超える流星が観察された。近年は、彗星が回帰するたびに別々の「ダストトレイル」を形成すると考えるモデルによって、流星群の出現規模を精度よく予想できるようになってきている。予報が当たるようになったこと自体が、チリの帯の構造を人類が理解した証といえる。

もう一歩先

流星は、太陽系の小さな天体を「地球に届いたサンプル」として観測できる貴重な現象である。彗星や小惑星から放出された物質が大気で光る瞬間を分光すれば、探査機を送らずとも母天体に含まれる元素の手がかりが得られる。発光色から組成を推定する手法は、太陽系がどのような材料からできたのかという問いに直接つながっている。

観察の面でも流星は身近だ。国立天文台は流星群の観察について、放射点の方向だけを見つめるのではなく空全体を広く見渡すこと、目を暗さに慣らす時間をとること、月明かりや街明かりの影響を考えることなどを解説している。定常的に毎年観測されるしぶんぎ座（1月）・ペルセウス座（8月）・ふたご座（12月）の流星群は「三大流星群」と呼ばれることがあり、日本ではこの3つが観察の中心になる。数の予想は年によって変動するため、国立天文台が毎年公開する解説資料で条件を確認するのが確実だ。願いごとの言い伝えは文化として楽しみつつ、光っているのは高度数十キロメートルの上層大気だという事実を重ねて見上げると、夜空の見え方が少し変わる。