赤道座標系とヒッパルコス衛星
赤道座標系は，天体位置を記述する座標系で最もよく用いられているものの一つです．ここでは，天文学で良く用いられる赤道座標系と，恒星の位置測定に大きく寄与したヒッパルコス衛星について述べます．
赤道座標系
天体の位置を決定する学問分野を位置天文学といいます．宇宙を記述する座標系を定めることは，位置天文学における重要な課題の一つです．恒星たちをはじめとする天体たちは，地球から遠いために距離感は感じられず，天球という半径が充分に大きい仮想的球面に天体が張り付いるように見えます（天球近似）．このように距離情報を取り除いた天球近似を考えても，多くの観測では差支えがないため，天文観測では天球上の位置，すなわち天体の方角を記述する天球座標系が最もよく用いられます．天球座標系は球面上に張られる座標系なので，地球の測地系（緯度と経度で表した座標系）と同様，極と赤道を基準とした座標格子が採用されています．
天球座標系には様々な種類がありますが，もっともよく用いられるのは赤道座標系です（Fig. 1）．これは，地球の自転軸方向（天の北極と天の南極）に座標格子の極，天の赤道に座標格子の赤道を置いた格好になっています．この座標格子の中で，経度と緯度に対応する量である赤経と赤緯を用いて，天球上の一点が一意的に定められます．赤経は，点の赤道上の春分点と呼ばれる場所から東周りに測ります．春分点とは，太陽が1年を通して天球を巡る際，天球の南半球から北半球へ遷移するとき（春分）に通過する点（昇交点）で，現在，春分点はうお座にあります．赤経でよく用いられる単位は，h（時），m（分），s（秒）で，24 h = 360度，60 m = 1 h，60 s = 1 m となっています．このような単位を用いるのは，赤経の測定が時刻の測定と深く関わっていたためです．一方，赤緯の単位は度数法であり，度の補助単位として′（分，60′= 1度），″（秒，60″= 1′）も用いられます．赤緯では，天の赤道を0度，天の北極を+90度，天の南極を-90度と定めます．
位置天文学の歴史 〜ヒッパルコス衛星に至るまで〜
INEX 第3回課題では，位置天文学衛星であるヒッパルコス衛星の恒星観測データを用いました．そもそも，位置天文学は暦や時間の決定から始まったもので，そのための観測は生活インフラを支えるものとして世界の各所で行われてきました．位置天文学的データをはじめて体系化したのはヒッパルコス衛星の名前の元となった，古代ギリシアのヒッパルコスです．彼は，恒星の位置をまとめた星表を初めて作成し，同時に恒星の明るさを表す等級も定めました．
17 世紀初頭の光学望遠鏡の登場以降，恒星の位置の観測精度は著しく向上し，1838 年には年周視差を検出するまでに至ります．年周視差とは地球の公転運動に伴う視差です．視差は，見る位置によって見えるものの方向が変わって見えることを言い，生物の物体までの距離の知覚はこれを利用しています（立体視）．年周視差も恒星までの距離と一対一に対応しており，地球の運動で宇宙を立体視しているとも言えます．ただし，年周視差は非常に僅かなものであり，宇宙からの観測が行われるまでは，距離の測定に足る精度が得られたのは太陽近傍の恒星だけでした．
1989 年に打ち上げられたヒッパルコス衛星は，位置天文観測を行う衛星として欧州宇宙機関により打ち上げられました．位置天文観測を宇宙から行う利点は，天体の位置を，大気の揺らぎが無い環境で恒星を詳細に観測できる点にあります．このことは，わずかな位置の変化を検出する年周視差の観測において，極めて有利です．ヒッパルコス衛星は，4年の運用期間で全天 118,218 個の恒星位置等の精密観測を行い，その成果はヒッパルコス星表として発表されました．ヒッパルコス星表の年周視差の平均精度は 1/1000 秒角にまで達し，恒星の 3 次元地図の作成に大きく寄与しました．
ちなみに，ヒッパルコス衛星の後継衛星としてガイア衛星が 2013 年に打ち上げられています．ガイア衛星は欧州宇宙機関によるミッションで，全天 10 億個以上の恒星の位置の精密測定を行い，それらの距離を導き出すことを主な目的としています．2016 年 9 月 14 日に最初の約 1 年分の観測に基づくガイア衛星観測データの公開 (DR1) が成され，2018 年 4 月 24 日にそれに続く追加データ (DR2) が公開されました．2019 年 4 月時点で DR2 が最新版であり，そのなかには 17 億個の恒星データが含まれています．銀河系には数千億個の恒星が含まれていると考えられているので，ガイア衛星で観測された恒星データはその 1/100 に迫る勢いです．日本でも，JASMINE 計画という位置天文衛星ミッションが計画されています．そのうちの一つ，Nano-JASMINE 衛星はすでに開発を終え，打ち上げ待ちの状態です．この衛星は，ガイア衛星で精密測定が困難な明るい恒星の精密位置測定を行うことを目的としています．
参考ページ
- ESA Hipparcos Mission Webpage https://www.cosmos.esa.int/web/hipparcos
- ESA Gaia Mission Webpage https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/
- 国立天文台 JASMINE 検討室 https://www.nao.ac.jp/research/project/jasmine.html
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