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閏秒

NASAはなぜ6月30日に時計に閏秒を加えるのかを説明した

6月30日のボーナスタイムをどのように過ごす?

Elizabeth Zubritsky, NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
06.29.12


地球上の距離は超長基線電波干渉法を使って高い精度で測定できる。それはもともとクエーサーと呼ばれる遠い天体を研究するために発展した。 (Credit: NASA's Goddard Space Flight Center)

2012年6月30日の日曜日に、一日が普通より少し長いと感じたら、それは本当に長いからだ。「閏秒」と呼ばれる特別の一秒が、地球が一回転(一日、専門的には一太陽日)を終えるのにかかる時間がどんどん長くなっているという事実に対処するため、深夜に加えられる。

「地球の回転が僅かにゆっくりになっていっているため、太陽日はしだいに長くなっている」とNASAゴダード宇宙飛行センター(メリーランド州グリーンベルト)のダニエル・マクミランは話す。


6月30日は典型的な日より1秒長くなる。公式時間は6月30日23:59:59から7月1日00:00:00へと変わるのではなく、23:59:60に特別の一秒をはさむ。 Credit: NASA


このハワイのカウアイ島のコケエ公園にあるアンテナで、NASAはUT1(世界時1)と呼ばれる標準時間に使われるVLBI(超長基線電波干渉法)測定を定期的に行っている。 Credit: U.S. Navy/PMRF

科学者たちは地球が回転するのにかかる時間を正確に知っている。それは、彼らが超長基線電波干渉法(VLBI)と呼ばれる、極めて正確な技術を使って何十年も測定をしてきたからである。VLBIの測定は、チームを組んだステーションの国際ネットワークが同時に観測を行い、結果を関連づけることによって毎日行われる。NASAゴダードはこれらの測定の不可欠な調整を提供するほか、収集されたデータ処理し保存している。そしてNASAは、ゴダードが率いる宇宙測地プロジェクトを通して、次世代のVLBIシステムの開発をリードする手助けをしている。

VLBIから、科学者たちは地球が最も信頼できるタイムキーパーでないことを学んでいる。この惑星の回転は、地球と月の間の潮汐力のために、全体的にゆっくりになっている。だいたい、100年ごとに1日は約1.4ミリ秒(千分の1.4秒)長くなる。それでも、それはまばたきの100倍から200倍も速い。しかし、その小さな食い違いを毎日、何年も積み重ねていくと、実際に非常に大きな差になる。

「恐竜時代には、地球は約23時間で一回転を終わらせた」とマクミランは話す。彼はNASAゴダードのVLBIチームの一員である。「1820年、一回転は正確に24時間、あるいは86,400標準秒かかった。1820年から、平均太陽日は約2.5秒増えている」

1950年代までに、科学者たちはすでに一部の科学測定と技術が、地球の回転が提供できるものより精密なタイムキーピングを必要としていることに気づいていた。そのため、1967年、彼らは公式に一秒の定義を変えた。もはやそれは一日の長さを基準にするのではなく、セシウム原子の電磁遷移で作られる極めて予見性の高い測定に基づくようになった。これらのセシウムに基づく「原子時計」は、1,400,000年に一秒の誤差という正確さである。世界中のほとんどの人々はセシウム原子に基づく標準時間である、協定世界時(UTC)によっている。

世界時1(UT1)と呼ばれる別の標準時間は、太陽に対する地球の軸のまわりの回転に基づいている。UT1は天文基準点によるVLBI測定から公式に計算され、典型的には5ミリ秒(千分の5秒)以上の精度を持つ。

「これらの基準点はクエーサーと呼ばれる非常に遠い天体であり、数十億光年も離れて位置しているために地球から見たときに本質的に不動点である」とゴダードの地球測地プロジェクトの世話人であるスティーヴン・マコウィッツは話す。

VLBIの観測では、世界中の数ヶ所のステーションが選ばれたクエーサーを同時に観測し、各ステーションがクエーサーからのシグナルの到着を記録する。これは一連のクエーサーに典型的に24時間のセッションのあいだ行われる。これらの測定は恐しく精巧な正確さでなされるため、シグナルが全てのステーションに精密に同時に到着しないことを見分けることが可能だ。到着時刻の微少スケールの差から、科学者たちはステーションの位置と宇宙における地球の向きを算出できるとともに、クエーサーの位置に対する地球の回転速度を計算できる。

もともと閏秒は、UTCのタイムシグナルが航海に使えるようにする目的で加えられていた。この動機づけはGPS(全地球測位システム)や他の衛星ナビゲーションシステムの発展とともに廃れていった。近年では、閏秒はUT1との差が0.9秒以内に収まるようにUTCに挿入される。

通常は、時計は23:59:59から翌日の00:00:00へと動く。その代わりに、6月30日の23:59:59にUTCは23:59:60へと動き、それから7月1日の00:00:00へと進む。正確には、これは多くのシステムの時計が一秒止まることを意味する。

閏秒を廃止し、二つの標準時間を離ればなれにさせる、という提案がなされている。これは閏秒を計画するコストと、重要なシステムを同期させて調整したり、止めたり動かしたりすることの潜在的な影響のためである。だが早くとも2015年までは、情報と通信技術における問題に取り組む国連の専門機関である国際電気通信連合は、それについての方針を出さないだろう。二つの標準時間が同期からどんどん離れることを許せば、それは500年で約25分の違いを生むだろう。

そうしているうちにも、閏秒は公式のUTCのタイムキーピングに加えられ続ける。2012年の閏秒は35回目の追加閏秒であり、2008年以来で初めてのものだ。

NASA, Press Release
NASA Explains Why Clocks Will Get an Extra Second on June 30
06.29.12
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