2007年8月30日木曜日

3_59 皆既月蝕

 月蝕が天文ショーであることは、多くの人が知っているはずです。月蝕の情報は、テレビや新聞のニュースで流れるので、一度ならず月蝕を見たことがある人も多いでしょう。しかし、皆既月蝕を見るチャンスは、人生において実はそうそうないのです。


 2007年8月28日の皆既月食を、ご覧になったでしょうか。日蝕は地球の限られた地域でしか見ることができませんが、月蝕は夜の側であれば地球のどこからでも、肉眼で見ることができます。ですから、比較的多くの人が経験できる天文ショーです。
 今回の月蝕は、本州や四国では雲があって見えなかったところも多かったようですが、幸いにも私が住む北海道は快晴で見ることができました。九州でも天気が良かったようですし、本州でも雲の切れ間から見られた方といるようです。
 今回の皆既月食は時間帯が早かったので、多くの人が見るチャンスができ、家族でも楽しむことができました。逆に早い時間帯だったので、明るさの残った空でやや見づらく、地平線から低いところで障害物があったり、大気の影響を受けることがハンディにもなりました。
 月蝕とは、月が地球の影に入ることです。つまり、太陽、地球、月の順に一列に並ぶことです。もともと満月であるのに、短時間で満月が欠けて、またもとに戻っていきます。
 月は約一ヶ月で地球を一周しています。ですから、満月のたびに、地球の影に入るなるはずなのですが、実際にはそんなに頻繁に月蝕は起こりません。月が地球をめぐる面(軌道面)が、地球が太陽を巡る面(公転面)と一致していないためです。月の軌道は、公転面に対して5.1度傾いています。ですから、満月のたびに月蝕が起こるわけではありません。普通、月蝕は年に2度ほど起こりますが、少ない時には1年に一度もないこともあるし、多いときは3回起こることもあります。
 月が地球の影の中に完全に入るのを皆既月食といいますが、一部分だけが欠ける部分月蝕の方が多く起こることになります。天候も必ずしも晴れるとは限らず、札幌では20年以上も皆既月蝕は見られなかったそうです。いろいろな条件によって、皆既月蝕を実際に自分の目で見ることができるのは、人生で数回程度のチャンスになるようです。以前も家族で部分月蝕は見たことがあるのですが、皆既月食を今回見ることができたのは、非常に幸運だったのでしょう。
 今回の皆既月食は、皆既状態になったとき、本来なら光の当たらない影の中に入るのだから、真っ暗で見えないはずなのですが、赤茶色にぼんやりと明るくみえました。これは、地球にある大気のためです。
 地球の大気を通り抜ける光は、少しですが屈折して影の中に回り込みます。そのとき、夕焼けの同じ原理で、大気の中を通り抜けた光のうち、青い光は散乱して、赤い光が通り抜けやすくなります。そのため、赤っぽい光が、月面をぼんやりと照らします。
 日蝕と違って皆既月蝕は長い時間続きます。月は地球から38万km離れているのですが、そのあたりで地球の影の大きさは、月の直径の約2.7倍になっています。ですから、6時52分から8時22分まで長時間、皆既の状態になっています。その後少しずつ月が現われていきます。
 今回の皆既月蝕は、我が家では家族全員で、自宅の窓から、何度も眺めることができました。こんなチャンスは早々ないとすれば、次回の皆既月食は2010年12月21日ですが、家族全員で見ることのできるのでしょうか。

・人間の目・
夕食後、月蝕がみることができるか、家族で窓から眺めてみました。
するとちょうど皆既になる直前で、ほとんど欠けている状態でした。
その後、7時前に見たら皆既になって、赤銅色に淡く輝く月になっていました。
皆既で淡く輝く月をコンパクトデジカメで気軽に撮影したのですが、
やはり失敗していました。
手ブレではなく、暗すぎて光が不十分だったらしく
何も写っていませんでした。
その後8時半頃には皆既が終わっていたので、
同じ条件で撮影してみたところ、そちらは撮れていました。
それほど明るさが違っていたようです。
人間の目は暗いところになれると、本当は暗くいはずなのですが、
目の感度がいいため、淡い光が見えてしまうのですね。
デジタルカメラの無能さより、人間の目の性能の良さに驚かされました。

・秋の気配・
ここしばらく北海道は快晴が続いています。
朝夕の涼しくなるですのでが、昼間が暑い日となります。
しかし放射冷却のため、早朝は、
あまりの涼しさに上着を着てくるようになりました。
8月末だというのに、午後は研究室が暑くなります。
西日が差し込み始める3時を過ぎると、
研究室が暑くなって耐えられなくなり、早々に帰宅してしまいます。
午前中は非常に快適なので、仕事がはかどります。
8月後半から準備を始めていた論文が快調に進んでいます。
また、自宅も夕方まで暑いのですが、夜になると涼しくなり、
寝る前には寒くなり窓を閉めなくてはなりません。
秋の夜風のようです。
もう朝夕は秋の気配が出てきました。

2007年8月23日木曜日

5_63 かなたの星まで3:年周視差

 前回は30mメッシュの公開のニュースを紹介したので、「かなたの星まで」が一回休みました。今回は、以前の続きで、三角測量で星までの距離を測る方法についてです。

 行くことができないほど遠くにあるものまでの距離を測る場合、三角測量を利用するという話をしました。三角測量には、原理的に3つの方法がありますが、行くことのできないものまでの距離を測るには、「一つの辺の長さとその辺の両側の角度を決める」方法がだけが使えます。
 この方法を、星までの距離を測定するのに利用すればいいわけです。この方法は、測りたいものが遠くなればなるはど、一辺の長さに比べて、他の2辺が長くなります。つまり、測れる一辺の両側の角度が90度に近づいていきます。
 数学では、無限遠の時のみ90度で、有限の距離であれば、90度以下の角度になるはずです。しかし、観測には誤差がつきものですが、遠くのものを測定するときには、その誤差が大きくなっていきます。原理は簡単なのですが、実際に測定しようとすると、非常に難しいものとなります。
 地球上で使える実測可能な一番長い辺は、地球の直径(約13000km)を誰もが思い浮かべるでしょう。これは、日没後と日の出前などに、同じ星を観測すれば、地球の直径分の距離を確保して、観測したことになります。もっと、長い測定可能の距離を、利用することができます。
 地球は太陽の周りを公転しています。この公転の直径を使えば、1億5000万kmとなり、地球の直径の1万倍の辺を手に入れることができます。ただし、この観測には半年かかという気の長いものとなります。
 このような地球の公転の直径を辺としたとき、星の位置がずれことを年周視差と呼びます。このずれは、もっと多くの動かない星を背景に決めていくことになります。
 ところが、1億5000万kmという距離をもってしても、星までの距離は遠いのです。このような年周視差が角度で1秒(1度の360分の1)になる距離は、3.26光年に当たります。この距離を天文学では、距離の単位して利用していて、パーセク(parsec)と呼んでいます。
 地球に最も近い恒星であるケンタウルス座α星は、年周視差がわずか0.76秒しかありません。
 このような年周視差の原理が、星の距離を測定するのに使えることは、かなり古くからわかっていました。しかし、なかなか実測されるに至りませんでした。ですから、ティコ・ブラーエは、年周視差が観測できないことから、地動説を否定し、天動説が正しいと考えていました。
 実際の年周視差を用いて観測されたのは、1838年にフリードリッヒ・ヴィルヘルム・ベッセルが、はくちょう座61番星の年周視差を観測できた時でした。その年周視差は、なんと0.314秒でした。その後、ベガの0.26秒、ケンタウルス座α星の0.76秒など、続々と年周視差による観測結果がでてきました。
 現在では、技術の進歩によって、当然ことながら、観測できる距離はもっと長くなっています。それは、次回としましょう。

・いい気候・
北海道の湿度が高い高温の時期は、お盆の数日でした。
先週末にはいつもの北海道の気候に戻りました。
私も一息つくことができました。
ただ、夏バテの影響か、運動不足がたたっているのか、
まだ、本調子ではありません。
しかし、過ごしやすい気候となっています。
それに大学は今夏休みですから、仕事をするのには、一番いい時期です。
いろいろと仕事をこなしていきたいと考えています。

・ティコ・ブラーエ・
ティコ・ブラーエ(1546~1601)は、デンマークの天文学者です。
非常に精密な観測をした天文学者でした。
精密な観測を大量におこない、彼の観測データは、
当時としては最高のものでした。
天体望遠鏡が発明されるのは、
1608年で望遠鏡が発明され、1609年にその噂を聞いたガリレオが、
望遠鏡を製作したのが始まりです。
ブラーエは、望遠鏡を利用することなく天体観測をしていました。
もちろん時計もありませんでした。
残念ながら、彼は、自分の観測データをまとめることはできませんでしたが、
弟子のケプラーによって、その記録からケプラーの法則が発見されました。
その他にも、いろいろ業績はありますが、
年周視差が観測できなかったので、
「太陽は地球の周りを公転し、その太陽の周りを惑星が公転している」
という「天動説」を提唱しました。
この天動説は、彼が古いタイプの人間であったせいではなく、
望遠鏡を利用しない方法の限界であったのです。
彼自身は、観測結果に基づいた当然の帰結を述べたのです。

2007年8月16日木曜日

5_62 30mメッシュの公開

 日本はNASAと協力して、30mメッシュの公開を行うと発表しました。今回は、予定を変更して、このデータの意義を考えてみます。

 経済産業省が、8月10日、全世界の高精度数値標高データの公開の発表をしました。国土地理院のある国土交通省からではなく経済産業省が発表したということ、そして日本だけでなく何故全世界のデータなのかが、少々奇異な感じがします。
 経済産業省は、これまで資源探査を目的とした技術開発を行ってきました。1999年12月に打ち上げられたTerra衛星に搭載されている地球観測センサー(ASTER)は、7年以上にわたって地球観測を続け現在も運用されています。このASTERは、標高も高精度に測定する能力を持っています。
 地球観測に関する国際的なGEO(Group on Earth Ovservations)は、地球観測システムGEOSS(Global Earth Ovservation System of Systems)をつくり上げるために、経済産業省とアメリカのNASAに、ASTERの標高データを提供するように要請してきました。これに答えたのが、今回の報告となりました。ASTERを用いて、全世界の30m(±7m)メッシュを公開されることになったのです。メッシュとは、地表を格子状に区分して、その格子ひとつひとつをメッシュとよんでいます。30mメッシュとは、30m四方の標高を示しているということです。30mメッシュというのは、一見半端な値に思えますが、球体の地球をメッシュに分ける場合、緯度経度を等間隔に区分した等緯経度で1秒(1度の360分の1)が30mメッシュに相当します。この数値標高データは、G-DEMと呼ばれています。
 今まで日本で、全土の標高データとして公開しているのは50mメッシュでしたが、このたび30mメッシュの精度に更新されることになります。そのサンプルデータとして、西日本のものが現在公開されています。そのデータは、
http://www.ersdac.or.jp/GDEM/J/index.html
で得ることができます。
 標高データはASTERでまだ観測中で、2009(平成10)年度末までに、全世界のデータ公開を目指すそうです。私は現在サンプルデータで確認中ですが、このデータには期待しています。
 世界全土については、SRTM3と呼ばれている90mメッシュが一番高精度のものとして、無料公開され、私も利用しています。SRTM(Shuttle Radar Topography Mission Data)は、2000年に11日間にわたってスペースシャトルを用いて観測されたものです。搭載されたレーダの性質により、地形が急峻な地形のところや、北緯60度より北の高緯度と南緯56度より南の高緯度になると、精度が悪くなるという欠点がありました。
 しかし、今回のG-DEMは、そのような欠点が克服されたものになります。完成すれば、全地球が、もれなく、従来の3倍の精度のデータが得られることになります。
 30mメッシュが高精度といっても、日本ではより高精度の10mメッシュが北海道地図株式会社がGISMAP Terrainとして公開しています。10mメッシュをすでに見られている方は、それほどすごいことと思われないかもしれません。しかし、30mメッシュの精度で、全世界がすべてそろうのは、調査研究、防災、資源探査・管理などにおいて、非常に重要な基礎資料となります。海外の地図の整備されていない地域を調査される方には、これほど重要な情報はないかもしれません。日本の非常に重要な国際貢献になると思います。

・猛暑・
北海道は猛暑です。
暑くて、なにもできないほどです。
自宅はもちろん、研究室も、
早朝でも暑くて耐えられないほどです。
もう4日目です。
子供たちも、プールに行って涼んでいるのですが、
帰ってくるまでに暑くてたまらないといっています。
冷房のない多くの北海道の家屋では、
みんな生き絶え絶えにこの暑さに耐えていることと思います。
もうすぐ涼しくなると期待しながら、
耐えるしかありませんね。

・30mメッシュ・
北海道地図の10mメッシュは私も利用しています。
そして現在共同研究として10mメッシュを利用した
地形と地質に解説を
メールマガジンとホームページで行っています。
50mメッシュを扱ってきたものが、
10mメッシュを見たときの衝撃はすごいもでした。
今回の30mメッシュの検討は現在準備中です。
50mメッシュから3m0メッシュへは、
それほど差を感じないかもしれません。
しかし、海外が今まで90mメッシュであったのが、
30メッシュになれば、この効果は明瞭なものがあるはずです。
そんな期待を抱かせてくれます。
すべてのデータが公開される2009年の春が待ち遠しくなります。

2007年8月9日木曜日

5_61 かなたの星まで2:視差と三角測量

 かなたの星の位置を知るのには、苦労があります。しかし、私たちがものを見るときに生じる遠近感に、遠くのものまでの距離を測るためのヒントがありました。

 星までの距離をどのようにして測るのでしょうか。これは、離れたものまでの距離を、そこに行くことなく測るにはどうすればいいのかという問題になります。星に行くことは大変です。しかし、星まで行くことなく、その距離を測れれば、私たちの住んでいる太陽系やその近所に星がどのよう分布するのかを知ることができます。
 星の分布にムラがあるのが、太陽系は星がたくさんある都会のようなところにあるのか、それてもまばらにしかない寂れた場末のようなところなのかを知ることができます。そして、最終的に宇宙の3次元的な星の分布図が作ることができます。そのためには、まずは、星までの距離を正確に測る方法を編み出すことです。
 ヒントは、身近なところにあります。両方の目でものを見るとき、実は無意識のうちに距離を測る機能を使っています。例えば、キャッチボールをするとき、相手の投げたボールが自分に届くまでの時間や位置、あるいはスピードなどを、両目で見ることによって割り出しています。ですから、ボールを受けることができるのです。
 同じ位置にあるボールを、右目で見たときと、左目で見たときに、遠くの背景に対して、ボールの位置が少しずれています。これを視差と呼んでいます。この視差を利用して、私たちは遠近感を感じているのです。
 この目による遠近感は相対的なもので、止まっているボールが自分から何メートル離れているかを定量的に知ることができるわけではありません。しかし、視差の原理を用いて正確に測定すれば、ボールの位置を定量的に正確に知ることができます。この技術として三角測量というものがあります。
 三角測量は、三角形の定義をどうするかにがわかれば、理解できます。三角形を決定するには、3つの方法があります。
・一つの辺の長さとその辺の両側の角度を決める
・二つの辺の長さとその間の角度を決める
・三つの辺の長さを決める
かのいずれかがわかれば、三角形は決まります。三角測量はそのいずれかを利用しています。
 このうち下の2つは、目標物のところまで行かなくてはなりません。ですから、目標物に行かずに距離を求めるには、一番上の「一つの辺の長さとその辺の両側の角度を決める」方法となります。
 三角形の各頂点に両目とボールを当てはめれば、それぞれの目は、1辺のその両側の角度を測っていることになります。ですから、両方の目の間隔にあたるものを測り、各目玉からボールまで伸ばした線の角度を正確に測れば、三角形は決定できます。
 目の場合は、これを定性的に使っていましたが、三角測量では定量的に行いマス。この方法を利用すれば、遠くのものまで正確に測ることができます。
 しかし、これは地上での話で、星までこの原理を使うにはなかなか大変な難しい問題でした。この続きは、また、次回です。

・秋田青森・
秋田から青森の海岸を回ってきました。
7日間かけてめぐりました。天気があまりよくありませんでしたが、
なんとか予定通りめぐることができました。
ただ、問題は、私がホテルのエアコンで風邪を引いてしまいました。
6日の午後あたりから体調が悪くなり、
その夜にさらに悪くなりましたが、
一晩寝れば少し楽になりました。
昨日も1日家でのんびりしていたのですが、
まだ、全快とはなりません。
北海道も湿気が多く少々蒸します。
しかし、昼間でも窓を開ければ何とか過ごせます。
やはり、夏は北海道に限ります。

・夏休み・
子どもたちの夏休みは、
7月25日からはじまり、8月16日までで
17日には2学期の始業式があります。
カレンダーの関係で、より夏休みが短くなっているようです。
今年は、8月になって1週間、旅行でたので、
子供達の夏休みが短く感じます。
あと1週間で夏休みが終わります。
しかし、私の夏休みはまだまだです。
大学の仕事が1週間分たまっています。
成績と評価の作業があります。
旅行の後にはこれがあります。
少しずつですが、進めていくしかありません。

2007年8月2日木曜日

5_60 かなたの星まで1:惑星と恒星

 夏の夜は、蚊いたり霞むこともありますが、星を見る機会が多い季節です。かなたに見える星、いくこともできない星ですが、地表にいながら星のことを知る技術があります。今回は、星までの距離を測る方法に焦点をあてて紹介します。

 夏は日が長く、外での遊びも増えます。夜も、花火、キャンプファイアー、祭りや縁日と、いろいろな催しもあります。晴れた夜空を見上げたとき、多数の星を見ることができます。
 先日家族で蛍を見に行ったとき、長男が「月の横に見える明るい星は、なに」と聞かれました。「惑星だと思うけど、どの惑星かわからないな」と答えました。しかし私は答えながら、『前に、夜空を見上げてじっくりと星を見たのは、いつのことだったろう』と、別のことを考えていました。そして、屋空を見上げてじっとしていると、ついつい星の世界に吸い込まれそうな気がしました。
 星を見ていると、日常から離れて、空想や思いの中に入っていくのは、私だけでしょうか。昔の人は、星を見て、明るい星をつないで、いろいろな形(星座)を考え、そして神話を生み出してきました。それと同じような心持ちを、そのときの私はしていた気がします。そんな古代から人々が持ち続けてきた気持ちが、私にも理解できそうに思えました。
 惑星は、ひときわ明るく見え、惑星ごとに特徴もあり、誰もが名前を聞いたことがある馴染みのあるもののはずです。ある夜、星を見上げて、天空に多数見える星が、惑星なのか恒星かを知っている人は、ある程度天体に詳しい人のことでしょう。知識がなければ、夜空にみえる多数の星の中から、惑星と恒星の違いを、どのようにして見分けるのかは、なかなか難しいことでしょう。
 惑星と恒星を見分けるには、天体の運動を、毎夜、観察しなければなりません。長い時間観察した結果、恒星はその配置が季節と共に変化し、毎年同じ季節には同じ星座として見ることができます。恒星は1年で一回りすることを繰り返ていることがわかります。
 一方、惑星は季節変化ではなく、それぞれの惑星に固有の時間によって位置を変えることに気づきます。惑星の動きは、天空を惑(まど)っているように、少々変わった動きをしていることが特徴でした。時には、惑星が、恒星の前を横切ることもありました。
 惑星は不思議な運動をするのですが、惑星も他の恒星と同じように、高い天空にある考えられていました。しかし科学が進んでくると、惑星が他の恒星と違い、太陽系という太陽の周りを巡る星であることがわかってきました。その運動や位置は、コペルニクス、ガリレオ、ニュートンなどによって完成された、物理の法則によって正確に知ることができます。
 しかし、太陽系より外にある星のことについて、どこにあるのか、どれくらい離れているか、などがわかるには、長い時間がかかりました。この続きは、次回としましょう。

・ニュース・
かなたにある星までの距離を正確に求めることは、
じつはなかなか困難なことなのです。
しかし、先日国立天文台は、
約2万光年もかなたにある天体の距離を
正確にはかることに成功したというニュースが報じられました。
今までの精度より4倍も正確に、距離を決めることができました。
その方法と精度を説明するために、
今回の一連をエッセイを書くことにしました。

・秋田から青森へ・
私は、このエッセイが公開される頃には、
秋田から青森の海岸線を走っています。
海岸線といくつかの地域を見ることと、
そして家族旅行が目的でもあります。
暑い季節には北海道に居るのが一番のなのですが、
私の調査の順番から、
本州の中部から北部に行かなければならなくなりました。
春がいいのですが、時間的余裕があまりないので、
今回は、夏休みにすることなりました。