なぜ星座は年を経ても形が変化しないのか

北極星は430光年＝4085兆㎞、プロキオンは10光年＝95兆㎞、シリウスは8.6光年＝82兆㎞ ほど地球から離れていると聞きます。

一方で、太陽の公転は時速86.4万㎞ということなので、太陽系に属する地球は千年で約7.5兆㎞ を銀河のなか移動する計算になります。

ということは、星の近さによっては、数百年、数十年たてば見える方角や仰角が変わるはずです。
しかし、古代から星座の形が変化してきたという記録は一切見られず、長年形が保たれていることがわかります。
天文や宇宙に詳しい方にお願いですが、この疑問について教えていただけますでしょうか。

質問者からの補足コメント

• 「変化してきた記録が一切見られず」というのは正しい表現ではありませんでしたが、質問の意図は、0.5度や1度とか誤差の範囲ではなくて、もっとドラスティックに星座の形が変わるはずだという点です。
  
  例えば、おおいぬ座のシリウスは82兆㎞先なので千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動けば1度どころの変化ではないはずです。
  
  三平方の定理からもわかるように、太陽の公転面と垂直方向に存在する恒星であればあるほど、数十年でも大きく変化がみられるはずなのに、そのような恒星が存在しない理由が見つからないという意味です。

    補足日時：2021/02/16 15:35

• ちなみに太陽の公転周期は2億5千万年とのことなので、百年や千年の間には、ほぼ直線的に移動します。

    補足日時：2021/02/16 15:40

• ご回答ありがとうございます。星座の形が変化してきた記録が無いという表現は正しくないですが、北斗七星のように20万年で反転するという話ではなく、数百年、数十年の期間で変化する星座がもっと存在するはずではないかという意味の質問です。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2021/02/16 21:14

No.16 回答者： fba 回答日時： 2021/02/19 00:09

…#11/#15ですが。

>めんどくさいなら、回答しないでください。

　ちゃんと主語読めてないなら不要な突っ込みは入れないでください。

>前回の質問にも答えずスルーですが、もしどうしても回答したいなら、まず私の質問に対して順番に答えてください。

　どこら辺をスルーしてるのか、前回・前々回の回答を10回くらい読んで理解してから指摘してください。念のため他回答者の回答も10回くらい読んだ方がよろしいかと存じます。

>長々と書いてもらってますが、星座には、アンドロメダ座などのように、天の川銀河系外の銀河までを構成要素に含んでいる星座もあります。それらの星座を構成する銀河は何億光年と離れているのに対して、恒星は数光年～数千光年先の距離で混在しているわけです。だから説明になってないですよ。

　自分で自分に突っ込んでるんですか？系外銀河は遠いので動いていてもそうそうわからない、でOKですね？この質問（https://oshiete.goo.ne.jp/qa/12209843.html）の主要な論点は近所（<1000光年くらい）限定で十分ですよね。

　銀河系がアンドロメダ銀河と似たような形（正確には棒渦巻銀河ですが）である事を受け入れるなら、太陽系の近所の恒星は似たような動き（相対速度ベクトル小）を受け入れねばなりません。でないと形が崩れます。質問者のイメージに近い状態であるなら銀河系の形状が球状星団のようになるでしょうが、観測事実に反します。

この回答へのお礼

だから、質問に正面から答えないなら回答しないでって何回言えばいいでしょうか。
やたら小難しそうな専門用語を使ってるわりには、日本語読めてないのはあなたでしょう。計算も間違ってるし。
気持ち悪いからこれ以上絡まないでね。

お礼日時：2021/02/19 01:28

No.15 回答者： fba 回答日時： 2021/02/18 00:03

…#11です。

めんどくさいなぁ。

　地球から肉眼で見える星が約6000個と言われております。星座を構成するような目立つ奴だと多めに見てその1/10ってところでしょうか。銀河系の星の数が1000億とか2000億と言われていますが少ない方で考えます。星座を構成するような星の割合はたかだか600/100000000000＝0.00000006％に過ぎません。肉眼で見えるような星が既に例外中の例外って事です。範囲的に言っても約1800光年のデネブ（はくちょう座α星）なんかが例外的な部類で、遠くて1000光年くらい。半径1000光年の球状の範囲が見えるとして銀河系全体の体積に占める割合は0.01%（超概算）。

　…この0.01%に肉眼で容易に見える例外（アルクトゥールス）が含まれてる方がむしろすごいと思いますが。

　銀河の回転は中心の膨らんでいる部分以外は差動回転と言って軌道速度がほぼ同じという性質を持っています。（周期ではありません。軌道上の速度が同じなので半径が半分なら周期が2倍、倍なら周期は半分。質問者の認識だと剛体回転（CDでも何でもいいですが、一枚板）を指すことになります。）ケプラー則でもない。ええ、当然中心に近いところと遠いところはどんどんズレますが、1周2億年とかそんなスケールですから。しかもですよ、地球から肉眼で見えているのは1000光年とかそこらのスケールでしかない。中心寄りと端寄りで2000光年差があると言ったって銀河系の半径50000光年に比べれば4％ですよ。2億年かかって4％ずれるったって速い方と遅い方で800万年分ですよ。1万年やそこらで肉眼で見分けられるほどずれると思う方が…。

　仮にケプラー則で回ってて（観測事実でないのであくまでも仮定）差動回転よりずれが大きくなるとしても、中心からの距離が4％ほどの差しかない事実は変わらないので、1周2億年に対して2000万年分くらいずれるのか？

　多分、質問者はこの問題についての時間と距離のスケール感が掴めてないです。

　あ、面倒だと言ったのは「差動回転をまともに説明しようとするとダークマターの話やら何やら持ち出す羽目になって私の能力を完全に超えてしまう」点についてですので。Wikipediaあたりで「銀河」関係の記事を死ぬほど読んで理解してください。こういう学術的な話についてはWikipediaはそれなりに信頼するに足る記述になってますので。

　土星の環（幅70000kmほど厚さ1km以内）に比べりゃ銀河系の星の分布は結構緩いんですが…。

この回答へのお礼

めんどくさいなら、回答しないでください。
長々と書いてもらってますが、星座には、アンドロメダ座などのように、天の川銀河系外の銀河までを構成要素に含んでいる星座もあります。それらの星座を構成する銀河は何億光年と離れているのに対して、恒星は数光年～数千光年先の距離で混在しているわけです。だから説明になってないですよ。

前回の質問にも答えずスルーですが、もしどうしても回答したいなら、まず私の質問に対して順番に答えてください。
＞＞太陽と同じく約2.5億年周期で公転するということでしょうか。それとも太陽と同じ時速約86万㎞に均衡するということでしょうか。そうでないなら具体的に何が同じなのか教えて下さい。その参照元となる資料や論文なども教えていただきたくお願いします。

お礼日時：2021/02/18 00:37

No.14 回答者： rabbit_9999 回答日時： 2021/02/17 19:38

終わりにしようと思ってましたが、なんか、根本的に天体物理を理解していないようなので・・・。

天体の公転周期を求める数式があることはご存じですか？ケプラーの第3法則というのですが。
「惑星の公転周期 T の2乗は、楕円軌道の半長軸 a の3乗に比例する。」
実際の周期を求める際には、中心となる点の質量（太陽系なら太陽の質量）によって係数が変わります。
つまり、同じ点を中心として公転する物体は、中心点からの距離が一緒なら、同じ公転周期＝公転速度になります。
ということは、太陽系に近いところにある（＝公転の中心点からの距離が太陽系とほぼ同じ）星は、太陽系とほぼ同じ速度で公転すると、物理法則で決まっているんです。
ただし、ケプラーの第3法則はあくまでも惑星の運動に対する法則なので、銀河系にそのまま適用できるわけではないですが。とはいえ、基本的な考え方は一緒です。
少なくとも、太陽系は滅茶苦茶高速で公転し、シリウスはのんびり回る（相対速度が大きい）、なんてことはありません。
貴方が「物理法則など信じられるか！」と仰るなら、もうそれは信仰の問題ですので、なんとも言いようがありませんが。
以上、これで本当に終わりにします。

この回答へのお礼

いや、全く質問の答えになっていないですよ。

ケプラーの第３法則の考えが恒星にも適用されるということが、太陽もその他の星々も「みんなが同じように移動している」というあなたの主張の理由になってないです。

むしろケプラーの第3法則に基づくなら、銀河系の中心に近いほど早い公転周期で高速移動するわけですから、周期も速度も様々です。「みんなが同じように移動しない」ということになります。

お礼日時：2021/02/17 20:49

No.13 回答者： rabbit_9999 回答日時： 2021/02/17 18:03

> 地球の自転の例が出てくることがよくわかりませんでしたが

え、分かりませんか？なんか、頭が痛くなってきました・・・。
太陽系が銀河の中で公転しているのも、貴方が地球の自転に乗っかって回転しているのも、同じ回転運動ですよね？
で、太陽系とシリウスの関係は、貴方と貴方の家の中の物（スマホでもなんでもいいです）と同じです。
太陽系もシリウスも貴方もスマホも、回転の中心点から見ればそれなりの速度で移動していますが、貴方とスマホの回転速度が一緒だから、貴方から見てスマホは止まっているように見えますよね。貴方が移動させない限り、「自転している」というだけでは、貴方とスマホの位置関係は変わりません。
同様に、太陽系とシリウスが同じ回転をしていれば、回転の中心点から見てどんなに高速で移動していようとも、太陽系からはシリウスは止まって見えますよね。
そういう話です。

> 「対象の星と太陽系の相対速度が同じ」と仰っている

「対象の星と太陽系の相対速度が同じ」とは書いていませんが。
そういう書き方をするなら、「どこから見た速度なのか」を書かなければ意味が無いでしょう。「相対速度」なんですから。
「対象の星と太陽系の相対速度」は「時速86.4万㎞」なんていう数字じゃない、と言っているのです。
対象の星も太陽系も、銀河の中心点から見れば「時速86.4万㎞」で動いていても、両方とも完全に同じ速度で同じ方向に動いていれば相対速度はゼロ（静止）だし、少し回転速度が違ったり少し方向が違ったりすればその分の速度がある、ということになります。
少なくとも「時速86.4万㎞」になるためには、太陽系かシリウスか、どちらか一方は銀河系に対して完全静止している必要があるわけです。分かりますか？（まあ、実際には別方向に動くとかもありえますが。）

で、最初に書いた通り、そして他の方も指摘されている通り、実際に星座の形が変化しているということは、ちゃんと観測されています。
貴方は「星座が変わるほど見え方が動く星が沢山あるはずではないか」と書いていますが、実際、変わってるわけです。
なんで変わるかと言うと、すべての星が完全に相対速度ゼロ（静止）で公転しているわけじゃないから、貴方の言う通り、見え方が変わる星が出てくるからです。
でも、貴方が主張する「時速86.4万㎞」みたいな相対速度では動いていないから、そこまで劇的には変わらないわけです。
また、太陽系の公転周期はとんでもなく長く、貴方も書いている通り、数百年程度ではほぼ直線運動です。つまり、「角度が変わったら見え方が変わる」という影響もほぼないわけです。
ただし、ものっすごく遠い星や星雲は、かなり位置が変わっていると思いますよ。相対速度が大きいですから。
でも、大昔には超遠方まで観測できる機材が無くて、記録に残っているのは比較的太陽系に近い星（例えばオリオン座で一番遠いのは1500光年で、銀河中心までの3万光年に比べたら近いものです）のことが主だから、貴方が主張するほどの変化はないのです。

これでご理解いただけないようなら、もう、自分で数式計算でもシミュレーションでもしてみないことには納得されないのでしょうから、やってみてはいかがですか。
私はここら辺で失礼します。

この回答へのお礼

相対速度が時速86万㎞だとは私も書いてませんよ。
あなたは「みんなが同じように移動しているのですから」と書いてます。
「地上でのスマホと観測者の関係と同じく、銀河系での地球と星々の関係も同じ」というあなたの主張について、私はそうではないと思いますがそうおっしゃる理由を教えてくださいと言ったのです。それが分からないなら結構です。

お礼日時：2021/02/17 18:35

No.12 回答者： rabbit_9999 回答日時： 2021/02/17 10:06

No.8です。

既にNo.11さまが回答してくださっていますが、私からも一応・・・。

> 太陽系の近くにある星が銀河を公転する際にも、太陽系からあらゆる方向に見える星が、何年も変化のなく全て整合のとれるような周期、軌道、速度で公転しているのはなぜかということが疑問の主旨です。

みんなが同じように移動しているのですから、お互いの位置関係は（ほぼ）変わりませんよ。
地球は自転していますよね？貴方は、24時間で地球一周分の速度で移動しているわけです。
移動しているはずなのに、なぜ、貴方と貴方の家の中の物との位置関係は変わらないのでしょうか？
貴方が移動するとの同じように、貴方の周りの物も移動しているから、ですよね。
それと同じことです。
「いや、地球には重力があって、地面に乗っかってるからそうなるだろうけど、星は宙に浮いてるじゃん！」って仰いますか？
でも、星の間にも重力（引力）はあるんですよ。あるから、公転するんです。なければぐるぐる回ったりしません。
で、回る時に、各々勝手に回ることはありません。
銀河が出来た初期の頃はともかく、ある程度時間がたつと、みんなが安定的に同じように回ります。
だから、太陽系とシリウスの位置関係は、そうそう劇的に変わったりはしないんです。

> 「千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動く」という考え方は自体は相対速度のことを言っていないので正しいと思いますが。

貴方は、「千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動く」を「見え方が変化するはず」ということの根拠にしているから、その考え方がおかしい、と言っているのです。
そのこと自体が事実であったとしても、話に無関係なことでは意味が無いでしょう？
天の川銀河は、宇宙の中心点からどんどん遠ざかっているという話がありますから、その速度まで考えたら、「千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動く」どころじゃなくなりますよ？でも、それって「星座の見え方」という主題に対して、何の意味があるんでしょうか？
銀河中心点近傍の見え方を問うているのではなく、シリウス及びその他の太陽系に近い星（星座として主に使用されるような明るい星）の見え方を問うているのですから、対象の星と太陽系との相対速度を考えなければ、意味がありません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。地球の自転の例が出てくることがよくわかりませんでしたが、「対象の星と太陽系の相対速度が同じ」と仰っている根拠となるものを教えていただきたくお願いします。№11さまへの返答を参照いただければと思います。

お礼日時：2021/02/17 16:41

No.11 回答者： fba 回答日時： 2021/02/17 00:01

…なんか論点が変な気がするが。

>太陽系の近くにある星が銀河を公転する際にも、太陽系からあらゆる方向に見える星が、何年も変化のなく全て整合のとれるような周期、軌道、速度で公転しているのはなぜかということが疑問の主旨です。

　銀河系が直径約10万光年、厚みが一番厚いところで1.5万光年、周辺部だと1000光年くらいなのはご存知でしょうが、例えれば直径10cm、平均厚みが5mmくらいの煎餅みたいな形状だと思ってください。銀河系内の星ってそういう狭い範囲に集中してるんです。で、銀河系に限らず銀河の大半は中心からの距離と関係なくほぼ同じ軌道速度になるような質量分布になっているので、結果的に銀河系内の恒星同士の位置関係はそんなに急には変わりません。それぞれの恒星の軌道のばらつきがいわゆる固有運動って奴です。

　もちろん例外も多少はありまして、アークトゥルス（うしかい座α星）なんかは40光年弱の距離で1800年で1度ほど動くというのが知られています。これは銀河系の大半の星のいる範囲からかなり外れた軌道を持っているためで、過去に銀河系に吸収された別の銀河の星だったという説が有力なようです。

　なぜ銀河系の星がそんな動きになるか、ですか？そりゃ安定するからですよ。極端な軌道を取ってもぶつかる事はそうそうないですが、銀河系外に弾き飛ばされて系内に残れなかったりまあいろいろ。だいたい長期間残るものは安定の結果です。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。惑星や衛星で使われる軌道速度の概念が登場しましたが仰りたいところは、例外はあるものの銀河の大半は、中心からの距離に関係なく全周を通じて「ほぼ同じ軌道速度」に均衡した結果なので、太陽と同じく約2.5億年周期で公転するということでしょうか。
それとも太陽と同じ時速約86万㎞に均衡するということでしょうか。
そうでないなら具体的に何が同じなのか教えて下さい。その参照元となる資料や論文などもぜひ教えていただきたくお願いします。

太陽含む全ての星の公転周期あるいは速度が同じであっても異なっても、銀河系の中心から外れている太陽の内側・外側それぞれの方向で遠近様々な距離の星が公転しています。
一方で、ご存じのとおり星座は地球からの距離が数十倍と異なるようなランダムな星々から成っていて、勿論それらがちょうど太陽公転面と水平や垂直に並んでいる訳ではないので、数百年もあれば星座が変わるほど見え方が動く星が沢山あるはずではないかというのが論点です。

お礼日時：2021/02/17 16:37

No.10 回答者： head1192 回答日時： 2021/02/16 18:34

太陽と地球の距離は約150000000㎞。

地球から一番近いαケンタウリまで4.07×１０の13乗㎞。

斜辺以外の一辺が１センチ、斜辺以外のもう一辺が300000センチの直角三角形を描いてみるとよい。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。いや、太陽と地球の距離を言っているのではなくて、太陽系が移動してきた直線距離との対比です。
地球の千年間の移動距離は7.5兆㎞、αケンタウリまでの距離が40.7兆㎞なら斜辺以外の一辺が1㎝、斜辺以外のもう一辺が5.4㎝の直角三角形。

お礼日時：2021/02/16 21:17

No.9 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2021/02/16 16:28

>>太陽の公転は時速86.4万㎞ということなので

太陽系は銀河中心に対して公転すると言ってながら、北極星やプロキオンは固定されていて公転しない。
勝手な前提だな。

この回答へのお礼

北極星やプロキオンは固定されていて公転していないという前提だとは言ってないけど。
勝手な解釈だな。

お礼日時：2021/02/16 21:17

No.8 回答者： rabbit_9999 回答日時： 2021/02/16 16:07

シリウスなどの明るい星は、天の川銀河（太陽系がある銀河）の中でも、非常に太陽系に近いところにあります。

何かちょうど良いサイトがないかなーと思って検索してみたら、以下のサイトに図がありました。

天の川銀河の中での位置　～地球とかオリオンとかシリウスとかプレアデスとか～
https://ameblo.jp/beadel-17/entry-12600424887.html

> 太陽の公転は時速86.4万㎞ということなので、太陽系に属する地球は千年で約7.5兆㎞ を銀河のなか移動する計算になります。

と書いてらっしゃいますが、それは、あくまでも天の川銀河の中心点から見て、という話ですよね？
太陽系の近くにある星は、当然、太陽系と同じように銀河の周りをまわります。
ということは、シリウス-太陽系間の相対速度は、公転速度よりもはるかに小さくなりますよね。
つまり、「千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動けば」と言う考え方自体が誤りである、ということです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
太陽系の近くにある星が銀河を公転する際にも、太陽系からあらゆる方向に見える星が、何年も変化のなく全て整合のとれるような周期、軌道、速度で公転しているのはなぜかということが疑問の主旨です。
「千年で7.5兆㎞も観察点である地球が動く」という考え方は自体は相対速度のことを言っていないので正しいと思いますが。

お礼日時：2021/02/16 21:18

No.7 回答者： EZWAY 回答日時： 2021/02/16 15:55

こちらにオリオン座の周囲の星の見え方の変化を示した動画があります。

これを見れば、かなり移動の速い星があることもわかりますし、そうでなくても、それなりに移動していることがわかります。
「そのような恒星が存在しない」と、事実に基づかない決めつけをしていたのでは議論になりません。理由が見つからないのではなく、「そのような恒星が存在しない」という事実がないんですから。

https://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/9183_or …

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。動画のように45万年という気が遠くなるような期間の話ではなくて、数百年、数十年の期間で動いていないという意味です。

お礼日時：2021/02/16 21:19