HR図から恒星の性質と進化の段階を読み取る
HR図の軸、主系列星、赤色巨星、白色矮星、半径や進化の読み取りを扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「地学」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高等学校地学(4)ア(イ)㋐「恒星の性質と進化」に関連する、HR図の読み取りの補助教材です。
解説を読む
恒星の表面温度と光度を並べたHR図を読みます。高温でも光度の小さい恒星があることや、恒星の進化を考えるには何を比べるかを確かめましょう。
必要な予備知識
恒星は自ら光を出し、観測した明るさが距離によって変わることを知っていること。
- このHR図では横軸の左ほど表面温度が高く、縦軸の上ほど光度が大きくなります。光度は恒星が単位時間に放出するエネルギーの量です。
- 主系列星は、図の左上から右下にかけての帯に分布します。赤色巨星は低温でも光度が大きく、白色矮星は高温でも光度が小さい領域に見られます。
- 同じ表面温度なら、半径が大きい恒星の方が放射する面が広く、光度が大きくなります。
- HR図の分布は、いろいろな恒星を並べたものです。一つの恒星の進化を考えるには、初めの質量に応じた進化の道すじなどと照らし合わせます。
解き方の例
図の上の位置は光度が大きいことを示します。表面温度は上下ではなく、左と右を比べます。
よくある間違い
- 右にある恒星ほど表面温度が高いと読む。
- 恒星の光度と地球から見た明るさを同じ量と考える。
- 主系列の帯の左上から右下が、どの恒星にも共通の時間の順序だと考える。
観察と考え方を講師と確かめる
軸の向き、図上の位置、温度と光度の組み合わせを使い、分布と進化の道すじを区別します。
図の恒星は学習用のモデルです。実在する天体を同定したり、個別の恒星の寿命を確定したりする教材ではありません。
読む文章・資料
五つの点と二つの軸
図の横軸は表面温度で、左ほど高く、右ほど低くなります。縦軸は太陽を1とする光度で、上ほど大きくなります。縦軸は10倍ずつの目盛りです。P、Q、Rは帯に沿い、Sは右上、Tは左下にあります。
右上にある低温で明るい恒星
モデルSは表面温度が約4200 K、光度が太陽の約180倍です。Qは約6000 K、光度は太陽とほぼ同じです。SとQで温度と光度を別々に比べます。
左下にある高温で暗い恒星
モデルTは表面温度が約11000 K、光度は太陽の約0.02倍です。Pは約10000 Kで、光度は太陽の約16倍です。TはPより少し左、かなり下にあります。
同じ表面温度で光度を比べる
資料Aの恒星UとVは、表面温度が同じです。光度は太陽を1としてUが4、Vが1です。表面温度が同じなら光度は半径の二乗に比例するモデルを使います。
見かけの明るさと光度
資料Bでは、同じ光度のWとXを考えます。Wの方が地球に近く、地球からはWがより明るく見えました。光度と、地球に届いた光から見た明るさを分けます。
分布と一つの星の道すじ
図のP、Q、Rは別々の恒星のモデルです。別の資料Cでは、ある恒星が主系列の位置から、時間がたって赤色巨星の領域に移るモデルを示しました。二つの図の用途を比べます。
初めの質量を比べる
資料Dでは、質量の大きい恒星Mと小さい恒星Nの進化のモデルを同じ条件で比べます。Mの方が明るく、主系列の段階にいる期間はNより短くなっています。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：五つの点と二つの軸
図の横軸で表面温度が高いのはどちらですか。
- 右の方。
- 左の方。
- 縦軸の上の方。
答えと解説
左の方。
この図は左ほど表面温度が高くなります。
資料：五つの点と二つの軸
主系列の帯に沿って並ぶモデルはどれですか。
- SとT。
- QとSとT。
- PとQとR。
答えと解説
PとQとR。
P、Q、Rは、左上から右下へ続く主系列の帯に沿って並んでいます。
資料：右上にある低温で明るい恒星
SとQを比べた説明はどれですか。
- Sの方が表面温度は低く、光度は大きい。
- Sの方が表面温度は高く、光度も大きい。
- Sの方が表面温度は低く、光度も小さい。
答えと解説
Sの方が表面温度は低く、光度は大きい。
Sは約4200 KでQより低温ですが、光度は太陽の約180倍でQより大きいです。
資料：右上にある低温で明るい恒星
Sの位置と性質が典型的に合うグループはどれですか。
- 白色矮星。
- 赤色巨星。
- 主系列の右下にある星。
答えと解説
赤色巨星。
Sは低温でも光度が大きく、図の右上にある赤色巨星の領域に当たります。
資料：左下にある高温で暗い恒星
TとPを比べた説明はどれですか。
- Tの方が低温で光度が大きい。
- Tの方が高温で光度も大きい。
- Tの方が高温で光度が小さい。
答えと解説
Tの方が高温で光度が小さい。
TはPより高温ですが、光度は0.02対16でTの方が小さいです。
資料：左下にある高温で暗い恒星
Tの位置と性質が典型的に合うグループはどれですか。
- 白色矮星。
- 赤色巨星。
- 主系列の左上にある星。
答えと解説
白色矮星。
左下には高温でも光度の小さい白色矮星が見られます。
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料Aで、Uの半径はVの半径の何倍ですか。
答えと解説
2
同じ表面温度なら光度は半径の二乗に比例します。光度が4倍なので半径は2倍です。
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料Aの比べ方でそろえたのはどれですか。
- 地球からの距離。
- 表面温度。
- 恒星の半径。
答えと解説
表面温度。
資料Aでは表面温度をそろえて光度を比べます。
資料：見かけの明るさと光度
資料BでWが地球からより明るく見えた理由はどれですか。
- WとXは地球から同じ距離にあり、Wの方が光度が大きい。
- Wの表面温度がXより高い。
- 光度は同じで、Wの方が地球に近い。
答えと解説
光度は同じで、Wの方が地球に近い。
WとXの光度は同じです。Wが近く、地球からはより明るく見えます。
資料：見かけの明るさと光度
WとXを表す光度について資料Bから分かるのはどれですか。
- 二つの光度は等しい。
- Wの光度はXより大きい。
- Xの光度はWより大きい。
答えと解説
二つの光度は等しい。
資料Bは同じ光度の恒星を距離だけ変えて比べています。
資料：分布と一つの星の道すじ
P、Q、Rの位置について、この図の読み方はどれですか。
- 一つの恒星を三つの時刻に観察した。
- 別々の恒星の温度と光度を比べている。
- 地球から見た近さの順番を示している。
答えと解説
別々の恒星の温度と光度を比べている。
P、Q、Rは異なる恒星の位置を表します。
資料：分布と一つの星の道すじ
資料Cの進化のモデルは何を表しますか。
- 一つの恒星が時間を経て別の領域に移る道すじ。
- 光度が同じ恒星を距離順に並べた道すじ。
- 一つの恒星が地球から遠くへ動く道すじ。
答えと解説
一つの恒星が時間を経て別の領域に移る道すじ。
資料Cでは、一つの恒星の温度や光度が時間とともに変わります。
資料：初めの質量を比べる
Dで主系列の段階が短かったモデルはどれですか。
- 質量が小さいN。
- MとNの期間は等しい。
- 質量が大きいM。
答えと解説
質量が大きいM。
Dでは質量が大きいMの方が短くなっています。
資料：初めの質量を比べる
DでMとNを比べると、質量が大きい方の特徴はどれですか。
- より明るく、主系列にいる期間は短い。
- より暗く、主系列にいる期間は短い。
- より明るく、主系列にいる期間も長い。
答えと解説
より明るく、主系列にいる期間は短い。
DではMの方が明るく、主系列にいる期間はNより短くなっています。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：五つの点と二つの軸
図の二つの軸の向きを説明し、主系列の帯に沿う三つのモデルを挙げましょう。
答えと解説
左ほど高温、上ほど光度が大きくなります。主系列の帯に沿ってP、Q、Rが並びます。
横と縦で、何が変わるかを分けて読みます。
- 横軸は左ほど高温、縦軸は上ほど光度が大きいと示す。
- 主系列の帯にP、Q、Rを対応させる。
資料：右上にある低温で明るい恒星
SとQを表面温度と光度で比べ、Sがどの領域に入るか説明しましょう。
答えと解説
Sは約4200 KでQより低温ですが、光度は太陽の約180倍でQより大きくなります。低温で光度が大きい右上の赤色巨星の領域です。
温度が低くても光度が大きくなる場合があります。
- SはQより低温で光度が大きいと示す。
- 図の右上の赤色巨星の領域に対応させる。
資料：左下にある高温で暗い恒星
TとPを比べ、Tの位置と典型的なグループを示しましょう。
答えと解説
TはPより高温で光度が小さく、図の左下にあります。高温でも光度の小さい白色矮星の領域に当たります。
表面温度と光度をそれぞれの軸で読みます。
- TはPより高温で光度が小さいと示す。
- 左下の白色矮星の領域に対応させる。
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料AでUとVの光度を比べ、同じ表面温度のときの半径の比を計算しましょう。
答えと解説
Uの光度はVの4倍です。表面温度が同じなら、光度は半径の二乗に比例するので、Uの半径はVの2倍です。
光度の比をそのまま半径の比にしません。
- 光度の比を4とする。
- 半径の二乗の関係から半径の比を2とする。
資料：見かけの明るさと光度
資料Bで、二つの光度と地球から見た明るさを区別して説明しましょう。
答えと解説
WとXの光度は同じです。Wの方が地球に近いので、地球からはWがより明るく見えました。
出したエネルギーと、観測する位置での見え方を分けます。
- WとXの光度は同じとする。
- Wが近く、地球からは明るく見えるとする。
資料：分布と一つの星の道すじ
図のP、Q、Rの分布と、資料Cの進化の道すじの違いを書きましょう。
答えと解説
P、Q、Rは別々の恒星を同じ図で比べています。Cは一つの恒星について、時間を経て主系列から赤色巨星の領域に移る道すじを表します。
図に並ぶ点が、同じものの時刻違いか、別のものかを確かめます。
- P、Q、Rは別の恒星の分布と説明する。
- Cは一つの恒星が時間を経て領域を移る道すじと説明する。
ワークシート
学習内容と参考資料
日本の学習指導要領
高等学校地学(4)ア(イ)㋐「恒星の性質と進化」に関連する、HR図の読み取りの補助教材です。 · 2026-11-09
学習内容と参考資料文部科学省 · 冊子177〜178ページ。表面温度、光度に関わる恒星の性質、HR図、主系列星・赤色巨星・白色矮星、質量と進化。
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: HR図から恒星の性質と進化の段階を読み取る
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/read-stellar-properties-and-evolution-from-hr-diagrams/
軸の向き、図上の位置、温度と光度の組み合わせを使い、分布と進化の道すじを区別します。
読む文章・資料
五つの点と二つの軸
図の横軸は表面温度で、左ほど高く、右ほど低くなります。縦軸は太陽を1とする光度で、上ほど大きくなります。縦軸は10倍ずつの目盛りです。P、Q、Rは帯に沿い、Sは右上、Tは左下にあります。
右上にある低温で明るい恒星
モデルSは表面温度が約4200 K、光度が太陽の約180倍です。Qは約6000 K、光度は太陽とほぼ同じです。SとQで温度と光度を別々に比べます。
左下にある高温で暗い恒星
モデルTは表面温度が約11000 K、光度は太陽の約0.02倍です。Pは約10000 Kで、光度は太陽の約16倍です。TはPより少し左、かなり下にあります。
同じ表面温度で光度を比べる
資料Aの恒星UとVは、表面温度が同じです。光度は太陽を1としてUが4、Vが1です。表面温度が同じなら光度は半径の二乗に比例するモデルを使います。
見かけの明るさと光度
資料Bでは、同じ光度のWとXを考えます。Wの方が地球に近く、地球からはWがより明るく見えました。光度と、地球に届いた光から見た明るさを分けます。
分布と一つの星の道すじ
図のP、Q、Rは別々の恒星のモデルです。別の資料Cでは、ある恒星が主系列の位置から、時間がたって赤色巨星の領域に移るモデルを示しました。二つの図の用途を比べます。
初めの質量を比べる
資料Dでは、質量の大きい恒星Mと小さい恒星Nの進化のモデルを同じ条件で比べます。Mの方が明るく、主系列の段階にいる期間はNより短くなっています。
資料：五つの点と二つの軸
図の横軸で表面温度が高いのはどちらですか。
- 右の方。
- 左の方。
- 縦軸の上の方。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：五つの点と二つの軸
主系列の帯に沿って並ぶモデルはどれですか。
- SとT。
- QとSとT。
- PとQとR。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：右上にある低温で明るい恒星
SとQを比べた説明はどれですか。
- Sの方が表面温度は低く、光度は大きい。
- Sの方が表面温度は高く、光度も大きい。
- Sの方が表面温度は低く、光度も小さい。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：右上にある低温で明るい恒星
Sの位置と性質が典型的に合うグループはどれですか。
- 白色矮星。
- 赤色巨星。
- 主系列の右下にある星。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：左下にある高温で暗い恒星
TとPを比べた説明はどれですか。
- Tの方が低温で光度が大きい。
- Tの方が高温で光度も大きい。
- Tの方が高温で光度が小さい。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：左下にある高温で暗い恒星
Tの位置と性質が典型的に合うグループはどれですか。
- 白色矮星。
- 赤色巨星。
- 主系列の左上にある星。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料Aで、Uの半径はVの半径の何倍ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料Aの比べ方でそろえたのはどれですか。
- 地球からの距離。
- 表面温度。
- 恒星の半径。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの明るさと光度
資料BでWが地球からより明るく見えた理由はどれですか。
- WとXは地球から同じ距離にあり、Wの方が光度が大きい。
- Wの表面温度がXより高い。
- 光度は同じで、Wの方が地球に近い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：見かけの明るさと光度
WとXを表す光度について資料Bから分かるのはどれですか。
- 二つの光度は等しい。
- Wの光度はXより大きい。
- Xの光度はWより大きい。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：分布と一つの星の道すじ
P、Q、Rの位置について、この図の読み方はどれですか。
- 一つの恒星を三つの時刻に観察した。
- 別々の恒星の温度と光度を比べている。
- 地球から見た近さの順番を示している。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：分布と一つの星の道すじ
資料Cの進化のモデルは何を表しますか。
- 一つの恒星が時間を経て別の領域に移る道すじ。
- 光度が同じ恒星を距離順に並べた道すじ。
- 一つの恒星が地球から遠くへ動く道すじ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：初めの質量を比べる
Dで主系列の段階が短かったモデルはどれですか。
- 質量が小さいN。
- MとNの期間は等しい。
- 質量が大きいM。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：初めの質量を比べる
DでMとNを比べると、質量が大きい方の特徴はどれですか。
- より明るく、主系列にいる期間は短い。
- より暗く、主系列にいる期間は短い。
- より明るく、主系列にいる期間も長い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：五つの点と二つの軸
図の二つの軸の向きを説明し、主系列の帯に沿う三つのモデルを挙げましょう。
資料：右上にある低温で明るい恒星
SとQを表面温度と光度で比べ、Sがどの領域に入るか説明しましょう。
資料：左下にある高温で暗い恒星
TとPを比べ、Tの位置と典型的なグループを示しましょう。
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料AでUとVの光度を比べ、同じ表面温度のときの半径の比を計算しましょう。
資料：見かけの明るさと光度
資料Bで、二つの光度と地球から見た明るさを区別して説明しましょう。
資料：分布と一つの星の道すじ
図のP、Q、Rの分布と、資料Cの進化の道すじの違いを書きましょう。
解答: HR図から恒星の性質と進化の段階を読み取る
左の方。
この図は左ほど表面温度が高くなります。
PとQとR。
P、Q、Rは、左上から右下へ続く主系列の帯に沿って並んでいます。
Sの方が表面温度は低く、光度は大きい。
Sは約4200 KでQより低温ですが、光度は太陽の約180倍でQより大きいです。
赤色巨星。
Sは低温でも光度が大きく、図の右上にある赤色巨星の領域に当たります。
Tの方が高温で光度が小さい。
TはPより高温ですが、光度は0.02対16でTの方が小さいです。
白色矮星。
左下には高温でも光度の小さい白色矮星が見られます。
2
同じ表面温度なら光度は半径の二乗に比例します。光度が4倍なので半径は2倍です。
表面温度。
資料Aでは表面温度をそろえて光度を比べます。
光度は同じで、Wの方が地球に近い。
WとXの光度は同じです。Wが近く、地球からはより明るく見えます。
二つの光度は等しい。
資料Bは同じ光度の恒星を距離だけ変えて比べています。
別々の恒星の温度と光度を比べている。
P、Q、Rは異なる恒星の位置を表します。
一つの恒星が時間を経て別の領域に移る道すじ。
資料Cでは、一つの恒星の温度や光度が時間とともに変わります。
質量が大きいM。
Dでは質量が大きいMの方が短くなっています。
より明るく、主系列にいる期間は短い。
DではMの方が明るく、主系列にいる期間はNより短くなっています。
記述問題の解答・確認の観点
資料：五つの点と二つの軸
図の二つの軸の向きを説明し、主系列の帯に沿う三つのモデルを挙げましょう。
左ほど高温、上ほど光度が大きくなります。主系列の帯に沿ってP、Q、Rが並びます。
横と縦で、何が変わるかを分けて読みます。
- 横軸は左ほど高温、縦軸は上ほど光度が大きいと示す。
- 主系列の帯にP、Q、Rを対応させる。
資料：右上にある低温で明るい恒星
SとQを表面温度と光度で比べ、Sがどの領域に入るか説明しましょう。
Sは約4200 KでQより低温ですが、光度は太陽の約180倍でQより大きくなります。低温で光度が大きい右上の赤色巨星の領域です。
温度が低くても光度が大きくなる場合があります。
- SはQより低温で光度が大きいと示す。
- 図の右上の赤色巨星の領域に対応させる。
資料：左下にある高温で暗い恒星
TとPを比べ、Tの位置と典型的なグループを示しましょう。
TはPより高温で光度が小さく、図の左下にあります。高温でも光度の小さい白色矮星の領域に当たります。
表面温度と光度をそれぞれの軸で読みます。
- TはPより高温で光度が小さいと示す。
- 左下の白色矮星の領域に対応させる。
資料：同じ表面温度で光度を比べる
資料AでUとVの光度を比べ、同じ表面温度のときの半径の比を計算しましょう。
Uの光度はVの4倍です。表面温度が同じなら、光度は半径の二乗に比例するので、Uの半径はVの2倍です。
光度の比をそのまま半径の比にしません。
- 光度の比を4とする。
- 半径の二乗の関係から半径の比を2とする。
資料：見かけの明るさと光度
資料Bで、二つの光度と地球から見た明るさを区別して説明しましょう。
WとXの光度は同じです。Wの方が地球に近いので、地球からはWがより明るく見えました。
出したエネルギーと、観測する位置での見え方を分けます。
- WとXの光度は同じとする。
- Wが近く、地球からは明るく見えるとする。
資料：分布と一つの星の道すじ
図のP、Q、Rの分布と、資料Cの進化の道すじの違いを書きましょう。
P、Q、Rは別々の恒星を同じ図で比べています。Cは一つの恒星について、時間を経て主系列から赤色巨星の領域に移る道すじを表します。
図に並ぶ点が、同じものの時刻違いか、別のものかを確かめます。
- P、Q、Rは別の恒星の分布と説明する。
- Cは一つの恒星が時間を経て領域を移る道すじと説明する。