星までの距離の計測

質問

比較的近い星までの距離は三角測量法で計測出来るということはよく理解できますが、実際にどのようにして計るのか少し疑問です。三角形の底辺の距離は地球の公転直径になりますが、この底辺と対象の星の仰角をどのように計るのでしょうか。星を観察しても底辺軸がどの方向なのかが分からなければ仰角が定まらないはずです。昼間なら太陽の中心方向になると思いますが、星の観察が出来ません。星が観察出来る状態で計測可能な角度で最も簡単なものは、地球の中心方向すなわち重錘との角度です。この値と計測点の経度、緯度、標高と計測日時、時間から計算で仰角を求めるのでしょうか。出来そうな気はしますが、具体的な計算方法が分かりません。

回答No.3

iapetus

基準にするのは、年周視差によっても、天球に対して殆ど動かない（動きがほぼゼロ）天体です。
なぜ殆ど動かないか、というと、単純に、遠方にあるため、年周視差による天球上での移動が殆どないためで、これにより視差の基準として使えるのです。
もちろん、地球の公転面が天球に対してどういう角度にあり、地軸がそれに対して何度傾いているか、という観測事実なども併せて基準の補正としているのでしょう。

天体が天球に対して、年周視差で動くか、殆ど動かないかは、口径の大きな望遠鏡で半年差で撮影した写真乾板同士やデジタル画像同士を重ね比較することで判別しており、動かない星は、動く星の基準とされたのです。

<計算方法>　天球上での移動距離から視差角度θが求められ、

　天体までの距離　＝　 「観測対象の星側から見た地球の公転による移動距離」×１／２÷tanθ

によりその星への距離が求められます。
（ちょっと上の式と違いますが、参照サイト）
http://yamagamiplanning.sakura.ne.jp/guide/texts/measuredistance/trigonometry

しかし、年周視差によって測れる角度は、太陽にもっとも近い「ケンタウルス座α星」でも、0.76秒（76/360000度）しかありません。
この僅かな角度を計測しなければならないため、年周視差は以外と誤差が大きいのが難点で、10%の誤差含みでせいぜい1000光年くらいまでしか使えません。

その誤差が大きくなる要因には、当然、空気の濃淡による光の屈折の「揺らぎ」も含まれますので、空気のない宇宙空間で望遠鏡型衛星で計測すると結果がより精密になります。

また、年周視差は半年ごとにしか測距のチャンスがない、という欠点もあり、1989年に応酬宇宙機関が打ち上げた、ヒッパルコス高精度視差観測衛星が、1993年にまでかけて近傍の星の測距を行っています。
計画では静止軌道に乗せるはずでしたが、楕円軌道から静止軌道に乗せる際、アポジモーター（ロケットエンジンの一種）が故障のため噴射せず、楕円軌道のまま運用されました。
ヒッパルコスは、運用終了までに、約1,000パーセク（3,240光年）までの12,000個近い天体の測距に成功しました。

お礼

せっかく回答いただきましたが疑問が解消するに至っていません。分かったことは、距離の計測の説明に出てくる絵は概念図であって、直ちにこの図の方法が適用できないということでした。年周視差法も写真が普及していなければ困難でしょう。最初に計測した人は具体的にどんな方法で実現したのでしょうね。