この画像を大きなサイズで見る地球と月では、時間の流れるスピードが違うようだ。新たな研究によると、月の時計は地球よりも「1日あたり56.02マイクロ秒」だけ速く進むそうだ。
人間の感覚だとないにも等しい”時差”だ。ところが、この時差はNASAの「アルテミス計画」などの宇宙ミッションではきわめて大きな意味を持つという。
そもそもなぜ地球と月では時間の流れが違うのか？ そしてなぜ物理学者はこのわずかなズレを重視するのか？ ここで紹介するのは、相対性理論を使った時間の科学だ。
宇宙に絶対的な時間は存在しない
時間は誰にとっても平等と思われるかもしれない。
だが、じつのところ、2人の人物がまったく同じ速度で、まったく同じ方向に移動していない限り、両者にとっての1時間が同じ長さになることはない。
相対性理論が示す重要な真実は、絶対的な時間というものが存在しないということだ。
それゆえに地球と月とでは、時間の流れが違ってくる。
月は自転する地球の周りを周回している。だから月の動きは、地球上の任意の地点に対して相対的なものとなる。これは地球から見た時、月の時計を遅れさせるような効果がある。
また月の重力は地球のものより小さいので、これもまた時間の流れに影響する。こちらの影響は先ほどとは逆で、月面の時計を速く進ませる効果がある。
つまり、月の時計と地球の時計とでは進み方が違うのだ。では具体的にどのくらい時計の進み方にズレがあるのか？
2024年4月、なんとアメリカ政府が科学者たちにそれを明らかにしてみろと挑戦状を出したのだ。
これを受けて立った科学者たちの中に、米国コロラド大学ボルダー校の理論物理学者ニール・アシュビー氏らがいた。
この画像を大きなサイズで見る月の時計は1日あたり地球より56.02マイクロ秒速く進む
この複雑な問題を解くために、アシュビー氏らは、地球と月が太陽の重力のみによって自由落下しつつ、お互いの重心の周りを回っているという前提からスタートした。
こう捉えることで、地球と月の自転・潮汐力・完全な球形ではないことなど、さまざまな複雑な要因の影響を定式化しやすくなる。
そして算出された月の時計と地球の時計のズレは、1日あたり56.02マイクロ秒だ。月の時計は24時間で0.00005602秒だけ地球の時計よりも速く進むのだ。
人間の感覚的にはないにも等しいわずかな差だ。だが月と地球とで頻繁に通信が交わされる宇宙ミッションでは無視できないズレなのだ。
とりわけ重要なのは、月でのナビゲーションの安全性だ。現代のナビゲーション・システムをうまく機能させるには時計を同期させることがキモとなるが、それは光速で飛ぶ電波によってなされている。
光は1ナノ秒（0.001マイクロ秒）で30cm進む。人間的には電光石火の速さだが、それでも地球と月で生じる56マイクロ秒のズレを考慮しないと、1日あたり17kmもの誤差が生じることになる。
「アルテミス計画」のような宇宙ミッションでは、探査機や宇宙飛行士の位置を毎時10m以内で把握することが求められる。したがって56マイクロ秒のズレはとても許容できないものだ。
もちろん、たくさんの人間やロボットが月で活動し、このレベルでの時間管理が必要になるまでには、数年から数十年がかかることだろう。だが人類の宇宙進出に携わる科学者たちは、そのための準備を今から着々と進めているのだ。
この研究は『The Astronomical Journal』（2024年8月12日付）に掲載された。
References: Time moves faster on the moon, new study of Einstein's relativity shows | Live Science
あれ？
これって、「あわせて読みたい」にある「地球と月の時間を同期させる方法を発見、重心を基準とした複雑な方程式」と同じネタでは？
この記事のネタである”地球と月の時差”を、どう解消するかが「合わせて読みたい」の指摘の記事の話し
コレと指摘の二つの記事を同じネタと言いだすのは、小豆餡と小豆羊羹を全く同じと言いだすような物
月のそばにある時計は毎日56マイクロ秒ズレる
これは確かにあっている
しかし根本的に時間の考え方が間違っている
地球の原子時計の計測方法が月では適用できないという意味であって、時間そのものが毎日56マイクロ秒ズレるという証拠にはならない
その間違っているという考え方そのものが間違っている
相対性理論において時間と言う物は、”全ての空間で普遍的に同一では無い”
そこを理解していない時点で何を言っても全くの妄言にしかならない
加減乗除を理解してない幼児が微分積分が間違っていると言いだすようなはしたない真似をする前に、最低限特殊相対性理論の一般的解説を勉強しては？
毎回思うんだけど、何故ド素人が科学者の研究結果を断定口調で否定出来るんだろ？
しかも自信満々だし、心底不思議でならない。
まぁ物理法則が宇宙どこでもいつでも遍く同じと言う保証は確かにない。
でもそれを言っちゃあ宇宙の科学なんてできないし、極論は地球上でだって人類の短い歴史のなかだけで実験を積み重ねた経験則でしか無い。
科学をやる上でのお約束を破っているのだから、何があっても証拠になるわけがない。
まぁ大きな加速度のもとでは時間の進みは遅くなるから、当たり前と言えば当たり前ですね。 極端な例はブラックホールで無限に時間が引き延ばされるし、地球は月よりも重力が強く月の 6 倍ですから時間の進みが遅い＝月の方が時間が早く進むってことでこの記事の通り。
だけど、 GPS 等ではこの差が結構重要だったりするのでやっぱり計算できる差は排除しておきたいところ。 月への着陸ミッション、特に無人だったり全自動だったりすると選定地から大きく外れたところに降りちゃっても困るからなるべく厳密にしたいってことですね。 人間が操縦してればその辺の誤差を勘とか思い切りでどうにかできちゃったりしたってのもあるかもですね。 改めて思い出す面白い記事でした。
『GPS』より前の文章はいらないよ
コメントしてる人はわかっている
(いつも親父ギャグを書く人以外はね)
素人考えでは月を周回するGSP衛星を配置して月面での位置把握に使えば良いのではと思うのだが、まあ所詮は素人考えなのでNASAの科学者はとっくに検討してお蔵入りなのだろうな。予算もかなりかかりそうだし。
走っている新幹線の中で走ると
ちょこっとだけ時間が遅くなる（らしい）
精密な原子時計を使うと、30cm程度の高さでの時間のズレを測れるらしいよ？
一年あたり0.02秒だと結構危険なズレだな。
なぜ今？
すでにGPSの調整やＩＳＳの同期などで測定どころか、実用化までされてるのに
特殊相対性理論のおさらいではないだろうが、何がしたいのかな
月の本格的な開発開始時期が間近に迫っているからじゃない？
パソコンのCPUの動作周期とかはナノ秒レベルだから、数十マイクロ秒単位の時間差って結構大きいな