■ 連載 体色彩学入門 ア ■ ―1―
体 色 彩 学 入 門
ア
色 彩 学 を 用 い
エ ン
ン
３
－ 連 続 光
体
拡
を
せ
色 －
芝 田
福 江 純
大 阪 教 育 大 学 大 学 院
1 . 点 源 拡 を 体
本 連 載 第 1回 色 彩 学 基 本 的
ろ ら sRGB 規 格 や xy 色 い
説 明 前 回 第 2 回 体 を 1
点 色 い 調 結 果 を
紹 回 拡 り を 体 色
い 解 析 結 果 を 紹 い[1][2][3]
体 観 測 的 構 分 解 る
う い う 観 点 ら 体 種 別 よ ら
構 分 解 い 点 源 point
source 構 分 解 る 拡
体 diffuse source 分 け ら れ る れ ろ ん 望 遠 鏡 空 間 分 解 能 spatial resolution あ る い 角 分 解 能 angular resolution 機 器 性 能 よ る 問 題
小 口 径 望 遠 鏡 点 源 大 口 径 分 解
り 観 測 波 長 変 わ る 地 上 観 測
衛 星 観 測 渉 計 う ら 受
器 分 解 能 依 存 る
分 解 い 点 源 代 表
星 や ェ ゟ ー サ ー デ セ ノ ャ 宇 望 遠 鏡
や 学 渉 計 空 間 的 構 分 解 れ
あ る え デ セ ノ ャ 宇 望 遠 鏡
よ 直 接 像 れ 赤 色 巨 星 パ ゾ ャ ウ ゞ
ケ 暼 ろ う ら く れ 知 ら れ
い い 例 渉 計 よ 得 ら れ
゠ モ ジ ツ ケ α 星 ゚ ォ ャ ヂ ャ 星 像 を 1 示 [4][5] ゚ ォ ャ ヂ ャ B型 主 系 列 星
300km/s 高 自 転 り
自 転 軸 方 向 ぶ れ 回 転 楕 体
図 1 光 干 渉 計 ル ナ ル 星 像
ル ナ ル 高 速 自 転 ひ し
い し い
い る よ う 星 極 暗 い 可 能 性 あ る
点 源 拡 体 い う
区 別 あ く 便 宜 的 考 え
欲 い
点 源 色 拡 体 色 を 考 え
る 点 源 場 合 体 各 部 分 ら 放 射
れ を 足 合 わ 色 を る
る 拡 体 場 合 体 各
部 分 放 射 ケ ヒ ェ ダ ャ 色 を る る
拡 り を 体 色 各 場 所 色 を
前 回 体 を1点 色 xy値
RGB値 様 方 法 得 各 地 点 れ
―2― 色彩学を用い エン ン ３
図 2 各 場 所 色 を 場 所 色 を 算 出 し 画 像 し
方 法 作 成 画 像 普 段 私
目 い る 体 画 像 色 合 い 大 く
異 い 回 陽 降 着 盤 画 像
い 紹 る
2 . 陽 色
拡 り を 体 代 表 ろ ん
陽 あ る ろ 陽 色 い わ れ
何 色 思 い 浮 ぶ ろ う ？ 昼 間 方
大 気 散 乱 や 吸 よ 色 違 う い
う あ る 赤 色 く 橙 色 思 う 方
多 い い ろ う え 子
描 い 陽 絵 真 赤
陽 い る あ る い ゜ ン シ ー ヅ セ ダ
上 よ く 見 け る 陽 赤 い 色 場 合 多 い
う い ゜ ン シ ー ヅ セ ダ 赤 橙 色 画
像 赤 線 陽 を り 後 画 像 処 理 を
赤 橙 色 着 色 れ ん
れ ら ら 陽 赤 橙 色 を
い る 思 い い ろ う
ら 陽 表 面 温 約 6000K
あ り 6000K 黒 体 放 射 黄 色 い う よ
り ん 白 近 い 実 際 朝 日 や 日
別 昼 間 え る 陽 ん 白
あ る
陽 画 像 を 作 成 る 考 慮
け れ ら い 球 投 影 陽
画 像 ── 陽 盤 solar disk ── 中 心 部 分 明 る く 縁 部 暗 く え る い う
図 ア ひ 衛 星 撮 影 し 陽 円 盤 左 黒 点 拡 大 画 像 右 画 像 提 供 ： スグデグ
ル タ ー 何 減 光 し あ
画 像 色 実 際 色 異 周 縁 減 光
効 果 見 取
周 縁 減 効 果 limb darkening 影 響
を 受 け る あ る 3
周 縁 減 効 果 陽 イ ケ 球 あ る
陽 部 温 高 い い う 理 璵
生 る 現 象 あ る わ 陽 盤 中
心 深 い 部 分 温 高 い イ ケ ら 発
を い る 一 方 陽 盤 周 縁 付 近 浅
い ろ 温 い イ ケ ら 放 射 れ
を る る 4
図ィ 陽 周 縁 減 光 効 果 説 明
逆 完 全 一 様 輝 い い る 金 属 球
周 縁 減 効 果 起 ら い れ 近
い 暻 面 暻 面 陽 線 を 散 乱 る
け 縁 ん 強 明 る く
え る あ る い 周 縁 減 効 果 逆 ト ー グ
ョ ン 地 球 大 気 け る 昼 間 陽
日 違 い 頂 付 近 大 気 学 的 厚
小 い 陽 あ り 減 れ 明
る く え る 地 線 方 向 大 気
■ 連載 体色彩学入門 ア ■ ―ア―
減 れ ら 青 色 散 乱 を 受 け 暗 く
赤 く え る る
イ ケ 体 中 を 線 伝 る 伝 わ り
方 を 調 る 輻 射 輸 送 radiative transfer
理 論 よ 陽 大 気 け る 周 縁 減
効 果 い 簡 単 式 表 れ る
わ い る わ 陽 盤 中 央 を
0° 周 縁 を 90° る 角 θ を 用 い る
陽 面 均 輝 I0 実 際 輝 I 比
⎟ ⎠ ⎞ ⎜
⎝
⎛ + =
3 2 cos 4 3
0
θ
II
い う 簡 単 式 表 る エ メ ネ
る 5 よ び 6 よ う る
回 陽 画 像 を 作 成 る あ
地 球 ら 陽 を 見 あ る 大 気
吸 考 慮 陽 頂 あ
る 考 え れ よ い 周 縁 減 効 果
を 考 慮 作 成 正 確 周 縁
減 効 果 波 長 依 存 る
考 慮
画 像 を 作 成 る 手 順 を 簡 単 説 明 る
陽 ケ ヒ ェ ダ ャ 表 面 温 黒 体 放 射
仮 場 所 よ 周 縁 減 効 果 を 受
け い る 等 色 関 数 を 用 い 陽
盤 各 地 点 RGB値 をF-BASIC 計 算 る
図 イ 横 軸 を cosθ し 周 縁 減 光 効 果 ラ
図 右 端 陽 円 盤 中 央 左 端 周
縁
図 ゥ 横 軸 を θ し 周 縁 減 光 効 果 ラ
図 左 端 陽 円 盤 中 央 右 端 周
縁
次 processing［http://processing.org/］ い う 画 像 作 成 ハ ュ エ メ ム を 使 用 得
ら れ RGB 値 を 画 像 着 色
ら 着 色 色 境 界 線 を
Adobe Photoshopを 用 い う 得 ら れ
陽 画 像 を 7 示
図 7 周 縁 減 光 効 果 を 考 慮 し 作 成 し 陽 画 像
陽 画 像 を 作 成 る 際 用 い 値
陽 表 面 温 ＝5780 K
計 算 得 ら れ RGB値
陽 盤 中 央 RGB値 ＝ 240 230 229
陽 盤 端 RGB値 ＝ 102, 91, 81
あ
―ィ― 色彩学を用い エン ン ３
想 像 る よ う 赤 や 橙 色 を い い
れ 実 減 ネ ゛ ャ シ ー を 用 い 可
視 影 写 真 よ く 似 色 合 い を
い る 見 わ る 8
図 8 横 浜 科 学 館 ー ム ー 掲 載 い 陽 画 像
陽 を 可 視 光 撮 影 し 可 視 光
陽 白
h tt p :/ / ast r o .y s c. ブ o.j p / ペi n oペ o -su n . ht m ホ
陽 以 恒 星 色 い 考 え
い
い α 星 ク モ ゞ ケ 代 表 れ
る よ う 陽 よ り 温 高 いA型 星 い
陽 画 像 要 領 計 算 結 果 を
9 示
表 面 温 ＝10000K
中 央 付 近 RGB値 ＝ 201 215 255
周 縁 付 近 RGB値 ＝ 83 86 96
図 9 表 面 温 度10000K 恒 星 画 像
り α 星 ゚ ン シ ヤ ケ 代 表 れ
る よ う 陽 よ り 温 い M 型 星
い 陽 画 像 要 領 計 算 結 果 を
10 示
表 面 温 ＝3000K
中 央 付 近 RGB値 ＝ 235 175 112
周 縁 付 近 RGB値 ＝ 102 67 31
図10 表 面 温 度ア000K 恒 星 画 像
表 面 温 1500K程 T型 星 褐
色 矮 星 計 算 RGB値
負 値 出 ら くRGB
表 現 る 範 い る 思 わ れ
る 連 載 第2回 ： 文 教 育 2008 3暻 号 参 照
ア . 青 空 色 夕 焼 色
陽 色 わ れ 次 調 く
る 空 色 い ろ う 回 青 空
色 焼 け 空 色 い 陽 温 ら
ヤ ゜ モ ー 散 乱 い 考 慮 色 を 考 え
[6]
大 気 中 入 射 陽 大 部 分
大 気 を 素 通 り る 一 部 大 気 中 空
気 分 子 や 水 蒸 気 や 小 塵 り 微
小 粒 子 当 散 乱 る 雨
滴 や 氷 晶 よ う 粒 子 サ ゜ ゲ 波 長
よ り 十 分 大 け れ あ ら ゆ る 波 長
を ん ん く 散 ら 散 乱 色
着 い 結 果 水 滴 や 氷 晶 を 含 雲
■ 連載 体色彩学入門 ア ■ ―イ―
よ る 散 乱 あ る
一 方 空 気 分 子 よ う 波 長 よ り
る 微 小 粒 子 よ る 散 乱 散 乱
れ る 合 い 波 長 よ 異 る 知 ら
れ い る よ う 散 乱 を 調
ヤ ゜ モ ー 卿 通 称 ん ヤ ゜ モ ー 散
乱 Rayleigh scattering 呼 れ い る ヤ ゜ モ ー 散 乱 理 論 よ れ 散 乱
量 波 長 4乗 比 例 る 赤 い
波 長 青 い 波 長 2倍 く ら い あ る
波 長 4 乗 比 例 る 青 い
方 赤 い よ り 約 16 倍 く ん 散 乱
れ る る
ヤ ゜ モ ー 散 乱 結 果 散 乱 合 い
非 常 大 く く ん 散 乱 れ 青 い
陽 方 向 異 る あ 方 向
ら 到 来 る る 空 青 く え る
あ る
散 乱 強 波 長 4乗 逆 比 例 る い う ヤ ゜ モ ー 散 乱 を 利 用 青 空
色 い 陽 温 波 長 強
を ら 青 空 波 長 強 を 得
前 回 星 色 を 求 様 RGB
値 を 計 算 色 をAdobe Photoshop 再 現
一 方 焼 け 空 色 散 乱 れ
透 過 を る る 青 空 波 長
強 値 を 陽 温 波 長 強
ら 引 く 波 長 強 得 ら れ
る 考 え 後 作 業 青 空
色 を 求 る あ る
以 上 よ う 得 ら れ 画 像 を 11
示 得 ら れ RGB値
青 空 RGB値 ＝ 147 183 255
焼 け RGB値 ＝ 255 241 235
図 11 左 側 青 色 青 空 色 右 側 橙 色 夕 焼 色
ィ . 降 着 円 盤 色
最 後 連 続 を 放 射 い る 拡
体 例 降 着 盤 色 い 紹
る[7][8]
降 着 盤 中 心 温 や 形 態 よ
り 違 様 相 り 場 所 よ 温
異 る 表 面 温 一 星 違
や や 複 雑 あ る
幸 い 標 準 的 降 着 盤 モ タ ャ 表 面
温 変 化 方 わ い る わ
中 心 近 傍 あ る 半 径 rin け る 表 面 温 を Tin る 一 般 半 径r け る 表 面 温
T r 半 径 関 数
4 1 4 3 1 ) ( ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = r r r r T r
T in in
in
表 れ る
回 中 心 温 35000K 標 準 盤 画
像 を 作 成 る 手 順 陽 画 像
を 作 成 F-BASIC
processing を 使 用 画 像 を 得 回 作 成
中 心 温 35000K 降 着 盤 見 え 方
12 よ う い る 13 14
参 照
図 12 中 心 温 度アイ000K 降 着 円 盤 見 え 方
中 心 体 ラ ッ ー ル 近 傍 重 力
―ゥ― 色彩学を用い エン ン ３
図 1ア 降 着 円 盤 各 場 所 温 度 変 化
右 側 円 盤 中 心 体 境 界 条 件 r
i n
温 度 0
図 1ィ 降 着 円 盤 各 場 所 Rザ天 値 変 化
左 側 円 盤 中 心 体 明 い 天
青 強 右 端 い R 赤
強 い
降 着 盤 場 合 場 所 よ 温 変 わ
る 温 変 わ れ ろ ん 対 応 る 色 合
い 変 わ る 一 方 ケ ゾ ネ ゙ ン ピ ャ
ゼ マ ン 法 則 ら 放 射 強 温 4乗
比 例 る 温 変 わ る 明 る 大
く 変 わ る 結 果 色 変 化 よ り
ろ 明 る 変 化 方 目 立 結 果
本 論 別 話 長 気
い る を 思 い 出 高 校 地 学
け る ケ ゾ ネ ゙ ン ピ ャ ゼ マ ン 法 則 い
一 言 書 い く 高 校 地 学 教 書
昔 ら 現 在 至 る ケ ゾ ネ ゙ ン
ピ ャ ゼ マ ン 法 則
4
T
E
=
σ
書 れ い る 正 く
4
T
F
=
σ
書 く あ る ん る 記 号 ら E
F い い ろ う 思 う れ い
れ 学 的 コ ン ケ 問 題 ゠ ヅ ャ ウ
ー 単 J 毎 流 れ る ゠ ヅ ャ ウ ー 単
W＝J/s 物 理 的 異 る 概 念
E E＝mc2 暼 よ う
通 常 ゠ ヅ ャ ウ ー 当 ら れ る 変 数
ケ ゾ ネ ゙ ン ピ ャ ゼ マ ン 法 則 Eを 用 い る
非 常 気 持 悪 い あ る 閑
話 休 題
イ .
回 研 究 を 得 xy値 やRGB
値 ら 連 続 く 黒 体 放 射 を 放 射
る 拡 体 応 用 量 的 体 色
を 表 現 る る わ
ら 考 え 方 降 着 盤 よ う 理 論 的
体 扱 う る
回 連 続 黒 体 放 射 を 考 え
熱 制 動 放 射 や ク ン ェ ュ ダ ュ ン 放 射 あ る い
コ ン ハ ダ ン 散 乱 シ ゜ ハ 連 続
を 放 射 い る 体 あ る れ ら 体
い 計 算 る 可 能 ろ う
黒 体 放 射 あ る 波 長 ヌ ー ェ を ケ
ヒ ェ ダ ャ 色 を 帯 び る
あ る シ ゜ ハ 連 続 放 射 い
■ 連載 体色彩学入門 ア ■ ―7―
あ り 色 い 予 想 れ る
ら 後 輝 線 を 放 射 る 星 雲 や 銀 河
色 い 考 え い い 思 い る
文 教 育 際 ろ ん 見 目 美
く 印 象 深 い 画 像 を 作 成 多 く 人 文
興 味 を ら う 必 要 考 え
い る 量 的 色 合 成 を る
く 人 間 目 よ う 色 画 像 を
作 成 使 用 る 学 的 見 地 ら
重 要 い わ れ わ れ 考 え
い る
参 考 文 献
[1] 福 江 純 2004 最 新 文 小 事 典 東 京
書 籍
[2] 日 本 規 格 協 会 2006 JISデ ン チ ノ セ ェ 2006 61色 彩 日 本 規 格 協 会
[3] The International Color Consortium 2007 10暻1日 http://www.color.org/ [4] Domiciano, A. et al. 2003 A&A 407
L47
[5] 福 江 純 編 2005 宇 旅 行 イ ゜ チ 丸
善
[6] 柴 璴 清 孝 2005 気 象 学 朝 倉 書
店
[7] 福 江 純 2007 輝 く ノ メ セ ェ ビ ー ャ 降
着 盤 ハ ヤ ゚ タ ケ 出 版
[8] Kato, S., Fukue, J., Mineshige, S. 2008 Black-Hole Accretion Disks – Towards a New Paradigm Kyoto University Press
[9] Lacour, S. 2008 astro-ph 0804.0192v1
芝 田
j079アアイクex.osaペa-ペyoiペu.ac.jp
福 江 純
フuペueクcc.osaペa-ペyoiペu.ac.jp
ゥ .
本 文 推 敲 を い い 終 え 日 奇 く
奇 く 渉 計 ゚ ー ェ ダ ゝ ャ ケ
周 縁 減 効 果 を 観 測 い う 論 文 astro-ph 投 稿 れ [9] 結 果 け 追 加
く 15
図 1イ 光 干 渉 計 ー ル 星 像 い 異 処 理 得 い
