星の明るさの単位

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対数の利用

身の回りの対数について考察することで、対数について深く理解し、単元の有用性を感じる

のが、この教材のねらいである。

①星の明るさ

明るさや音など人間の感覚的なことは、どれだけ増えたというよりも、何倍になったかという方

が変化を一定に感じると言われている。例えば、1本のろうそくがあり、ここにもう1本ろうそく

が増えると明るくなったと感じるが、5本のろうそくから1本増えて6本になっても、明るくなった

ことに気がつきにくい。同じように明るくなったと感じるのは、ろうそくが2倍の10本になった

ときである。つまり、人間は変化を何倍になったかというかけ算で感じる。

昔、人間の目で見ることのできる一番暗い星を6等星とし、その100倍の明るさの星を1等星

と定めた。5等級あがると100倍になることから、1等星は2等星の5√100≒2.512倍の明るさ

である。星の明るさの等級は、T=-log (5√100) x-14( x は星の明るさ(ルクス))で表せる。

明るさの単位はルクスで、1ルクスはだいたい1m離れたところで見たろうそくの光の明るさ

である。1等星の明るさは100万分の1(10-6)ルクスなので、次のように計算できる。


  =-(-6)/(2/5)-14=15-14=1(等星)

ちなみに同様に計算すると、太陽は約10万(105)ルクスなので、-/(2/5)-14=-26.5 (等星)

といえる。

② 地震の大きさ

地震の単位マグニチュードは、M=log10xで表される。

( x ;震央から100km離れた地点での地震計の振幅(ゆれ),振幅の単位はμm=10-6(m))

例えば、x=1000μmのときは、M=log101000=3(マグニチュード3)

x=10000μmのときは、M=log1010000=4(マグニチュード4)であり、

つまり、マグニチュードの値が1大きくなると地震のゆれは10倍2大きくなると地震のゆれは

100倍にもなることがわかる。

また、マグニチュードの値が0.1大きくなると地震のゆれは10√10≒1.26倍となることも計算

できる。

③音の大きさ

音量の単位は(dB:デシベル)で、H=10log10x( x ;音のエネルギー)で表される。

これは、0dBを人間が聞き取れる最小音量の限界と置き、それから10倍するごとに+10dB

100倍では+20dBとなるように音量を決めている。70dBと90dBでは、音のエネルギー

つまり、大きさは100倍になる。

騒音表示の「ホン」も「dB」と全く同じだが、こちらは日本でしか通用しないそうである。