恒星時：天文学的な時刻系と実用的な用途
恒星時は、固定星に対する地球の自転に基づく時刻系です。天文学者は、赤経を観測者の子午線に対応させて天体の位置を求め、観測予定を組むために用います。
恒星時は、太陽ではなく遠方の恒星に対する地球の自転を追跡する時刻系である。太陽の見かけの運動に従う市民時や太陽時とは異なり、恒星時は同じ恒星が同じ場所の空の位置に戻る周期に合わせて進む。恒星時は固定された天球を基準とするため、星図の利用や望遠鏡の指向に適した自然な時計となる。
主な定義と特徴
- 恒星日：地球が恒星に対して1回自転する時間間隔。平均恒星日は約23時間56分4秒であり、平均太陽日より約4分短い。
- 地方恒星時（LST）：特定の経度における恒星時。LSTがある恒星の赤経と等しいとき、その恒星は観測者の子午線を通過し、空で最も高い位置に達する。
- グリニッジ恒星時（GST）：本初子午線で測定する基準となる恒星時。地方恒星時は、観測者の東経を時間単位で表して加えることで得られる。
- 平均と視：平均恒星時は小さな周期変動を平均化したものであり、視恒星時は章動の瞬時の影響と真の分点を考慮する。
角度座標と時刻座標の関係は便利である。天球は赤経の24時間に分けられているため、1時間は空の15度に、1度は恒星時の4分に対応する。この対応により、恒星のカタログ座標と望遠鏡の指向との変換に恒星時を直接利用できる。
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歴史と発展
恒星を基準とする時計によって天を追跡するという考え方は、望遠鏡以前の天文学にさかのぼる。しかし恒星時は、機械式時計、さらに高精度の天文機器の発達とともに体系化された。天文台は、子午線通過の予定設定や機器の較正のため、恒星時計を維持してきた。現代では、恒星時は世界時から、歳差、章動、観測者の経度に対する補正を加えて計算される。
実用的な用途と例
- 赤道儀式望遠鏡の指向：架台の目盛環は、地方恒星時とともに赤経・赤緯を用いて、天体を正確に狙う。
- 観測計画：恒星は太陽時では毎晩約4分早く昇るため、天文学者は恒星時と暦の日付によって観測対象を計画する。
- 電波天文学とパルサー計時：恒星時による時刻管理は、繰り返される空のパターンを地上受信機に対応させる。
- 天文航法と位置天文学：恒星時の基準は、恒星位置のカタログと長期的な測定の基盤となる。
恒星時は、太陽時、すなわち太陽の見かけの運動に基づく時刻系とは根本的に異なる。この差が生じるのは、地球が太陽の周りを公転しているためである。太陽が同じ見かけの子午線に戻るには、地球は360度よりわずかに多く自転しなければならず、その結果、太陽日は約4分長くなる。
注目すべき点として、恒星時は地域の日照ではなく天球座標系に結び付いていること、分点歳差のため暦の日付に対してゆっくりとずれること、そして現代のコンピュータ制御望遠鏡では恒星時が内部で計算され、観測者がカタログ座標を実際の指向指令へ変換できることが挙げられる。
関連項目
著者
AlegsaOnline.com 恒星時：天文学的な時刻系と実用的な用途 Leandro Alegsa
URL: https://ja.alegsaonline.com/art/90222