連星をめぐる惑星上での虹の形は？

質問

長文ですが、おつきあいください。

映画「スターウォーズ」が好きです。
冒頭で惑星タトゥイーンの空に太陽が二つ光っている
景色などは「こことは違うどこか」を強烈に印象付け、
忘れられないシーンです。

さて、太陽が二つあるということは、タトゥイーンは
連星の周りをまわっているという事なのでしょうけれど、
このような惑星の空にかかる虹はどのような形になるのでしょう。

考え出したら、分からなくなってきました。

１．連星といっても距離が遠いので、二つの恒星の視差は小さい。
　　だから、地球の虹と同じになるはず。

２．光源が二つあるのだから、虹も同じ形のものが二つ同時に現れる。
　　しかも二つの虹がクロスするはず。

３．同時に二つはその通りだが、二つの恒星までの距離に差があるから、
　　二つの虹の大きさは違うだろう。

４．単純に、二つの虹が同心円を描く。

以上の案のどれかが正しいでしょうか。
あるいは別の正解があるでしょうか。
それとも連星と惑星の軌道を仮定しないと正解は出てこないのでしょうか。

回答No.4

wolv · ベストアンサー

視差についてもう少し詳しく考えると、
虹の太さと連星の視差の関係で、
重なって見えるか、２つに分かれて交差しているのかがわかります。

http://www.laser.phys.tohoku.ac.jp/~yoshi/hikari21.html
に虹の原理がのってますが、
その図２－１－６によれば、
主虹の幅は（42.4-40.7）度＝1.7度です。
つまり、副虹を無視すると、
連星の惑星上での視差が1.7度以下（虹の太さよりも近く見える）
なら、１が正解、それ以上なら２が正解。

実は、視差が84.5度（＝42.4×2）よりも大きければ、二つの虹が見えるけれど、交差はしていない、という状況にもなりますね。

お礼

詳細に、ありがとうございました。

納得がいきました。
やはり、図化してみるとよく分かりますね。

回答No.3

森野 クマ（@Wingard）

ききかじった内容なので、自信はないのですが・・・。

その二つの連星の大きさと、
その連星からタトゥイーンまでの距離によると思います。
もしその二つの連星が太陽と同じ大きさで、
かつ１天文単位以上の距離だとするなら、
太陽光はほぼ平行になるとみなされるので、
タトゥイーン上では光はほぼ平行に入ってくると思われます。

だとすると、地上近くで光が交差することはないので、
虹は一つだけ、光の強いものが生まれるのではないでしょうか？

逆に、その連星からの距離がとても近いようなら、
地上近くでも光が平行でない可能性もあるので、
そうなると虹が２つ生まれるかもしれません。
しかし、２つ生まれたとしても、２つの虹は相当に近く、
ほとんど重なって見えるはずです。
虹は太陽光を背に向けなければ見えませんし、
しかも２つの太陽が離れすぎていても見えなくなるからです。

あくまで推理です・・・。

回答No.2

wolv

視差が小さいのなら、１が正解ですが、
この場合は

２．光源が二つあるのだから、虹も同じ形のものが二つ同時に現れる。
　　しかも二つの虹がクロスする…

が正解でしょう。
ちなみに
にじの大きさ（半径、直径）は、空気中の水滴の屈折率で決まります。
にじの中心は、観測者を中心として、光源と点対称な位置になります。

回答No.1

craftsman

太陽の位置との兼ね合いで、虹が二つになる可能性は高いでしょう。
　あるいは、片方の太陽の位置によっては一つしか見えないかも知れません。

　二つの虹が見えるとして、その2つの位置関係は、その時の二つの太陽との位置関係によって変化すると思います。