水沢VLBI観測所
水沢VLBI観測所(みずさわVLBIかんそくしょ)とは、岩手県奥州市水沢星ガ丘町にある国立天文台の観測所である。
国立天文台の中では、現存する一番古い観測所の一つであり、1899年以来、同地で観測を行ってきた。
概要[編集]
日本及びアジアにおける国際測地学研究の拠点として、臨時緯度観測所として発足、測地学に関連する研究及び測定を実施。地球潮汐・地球形状測定プロジェクトなどである。この観測事業の実施を行った木村栄が、近代測地学の世界的業績であるZ項を発見した場所でもある。これらの観測に用いられた機材開発技術を応用して、月測地学探査に必要な機器開発を実施し、現在月探査計画での観測データ解析も行っている。
1999年から2009年までの正式名称にも含まれていた「VERA」とは、相対基線法による超長基線電波干渉法(VLBI)観測のことであり、精密な銀河マップを作製することを目的に、日本各地にあるVLBI観測点を専用ネットワークで結んだ観測点の解析センターの役割を担っている。
これらのデータ解析には、精密な時刻測定が必要なため、国内では数少ない協定世界時(UTC)を刻む原子時計を運用し、データ解析に活用。研究観測から得られたデータは、情報通信研究機構などと共同利用を行い、それを基準にして、日本電信電話の時報(117)、情報通信研究機構のJJY、日本放送協会(NHK)のラジオ放送の時報などに活用されている。また、この時刻は、観測所のNTPサーバーを通じて、インターネットへの供給を行っている。
沿革[編集]
万国緯度観測事業の始まり[編集]
- 日本政府は万国測地学協会の総会に対して、国内に設置する「万国天文台」は日本政府が造営し、台長は日本の天文学者、台員は日本政府職員を充てる等の条件を提出し[3]、総会に出席した田中舘愛橘の論述があり決議でこれを全て承認[2][4]
- 測地学委員会を設置することで、日本国内に設置する緯度観測所の位置調査や万国測地学協会との交渉に関する体制を強化を図る[8]
- 万国緯度観測事業 (ILS) による世界の6か所の国際緯度観測所の一つとして、万国測地学協会委員の理学博士田中舘愛橘と弟子の測地学委員会臨時委員木村栄による選定調査により、岩手県胆沢郡水沢町に決定[4][9][10][11]。
- 条約にはワンシャッフ氏天頂儀、良好なる恒星時クロノメートルなどの観測所の設備が列挙された[12]
- 臨時緯度観測所の所長は文部大臣の指揮監督を承けるとともに、観測に関しては測地学委員会委員長の指揮を承けるとされた[9]
- 1899年9月30日 - 技師木村榮に臨時緯度観測所長を命じる[9]
- 1899年12月11日 - 緯度変化観測を開始。創立記念日[9]
- 1899年12月20日 - 天頂儀室竣工[9]
- 1900年3月31日 - 事務所竣工(木村榮記念館の建物)[9][14]
Z項の発見[編集]
- 1900年 - 1900年の観測データ調べた結果、ポツダムの万国緯度観測事業中央局は水沢の観測誤差が大きいと指摘し、望遠鏡の調査や観測を見直すように指示[15]
- 1901年秋 - 万国緯度観測事業中央局の報告書の値に予想外の変動が見つる[15]
- 1901年12月上旬 - 天文と気象の関係を研究するため測地学委員会との共同事業として気象観測を開始[9]
- 1901年12月下旬 - 測地学委員会より借用した装置で地震測定を開始[9]
- 1902年1月6日 - 臨時緯度観測所長の木村榮がZ項発見の論文を発表[9]
- 当年分より気象年報発行[9]
- 1903年 - 第14回万国測地学協会総会(コペンハーゲン)で臨時緯度観測事業の継続が決まり[16]、日本政府が水沢の臨時緯度観測事業の継続を閣議決定[17]
- 1903年12月1日 - 東京-水沢間経度差の測量を実施[9]
- 気象年報に前年と当年の地震観測の結果も掲載[9]
- 1904年11月29日 - 臨時緯度観測所事務分掌規定により観測掛、気象掛、庶務掛、会計掛の4掛を置く[9]
- 1905年7月25日 - 日本政府が万国緯度観測事業に関する条約を継続して期限を10年延長することに同意[18]
- 1907年10月中旬 - 昼夜緯度変化を観測するために測地学委員会所属のバンベルヒ子午儀を設置し観測開始[9]
- 気象及び地震年報として発刊[9]
- 1918年7月7日 - 国際会議で万国天文学協会を発足させて緯度変化委員会を設けることになり、臨時緯度観測所長の木村榮がその委員長に推薦される[9]
- 1918年12月27日 - 万国天文学協会の緯度変化委員長を木村榮に受諾させることを閣議決定[9][19]
- 1920年10月13日 - 緯度観測所に組織変更[9][10][13]
- 万国天文学協会の緯度変化委員長を受諾することから、緯度観測所で各国の緯度変化に関する観測を集めてこれを計算し研究し、かつ必要に応じて特別の観測をできるように改正し[20]、緯度変化の観測、計算およびこれが研究に関する事務を掌るとした[21]
- 改正前と同様に所長は文部大臣の指揮監督を承けるとともに、観測に関しては測地学委員会委員長の指揮を承けるとされた[21]
- 1921年7月1日 - 緯度観測所分課規定により観測課、計算課、気象課、庶務課および会計課の5課を置く[22]
- 1921年12月15日 - 旧本館(奥州宇宙遊学館の建物)竣工[9]
- 1922年5月 - 万国天文学協会 (IAU) 第1回総会(ローマ)
- 1940年 - 浮遊天頂儀による観測開始[25]
- 1949年5月31日 - 文部省設置法により文部大臣の所轄の下に緯度観測所を置き、緯度観測所は緯度変化の観測、計算およびその研究に関する事務をつかさどる機関とし、文部省に測地学審議会を置く[26]
- 1949年6月1日 - 測地学委員会は測地学審議会に改組し、測地学審議会は緯度観測所の事業計画について緯度観測所長に助言できるとした[27]
- 緯度観測所の所掌事務を分掌させるために庶務課、観測課、計算課、気象課を置く[28]
国際極運動観測事業の時代—緯度変化から地球回転へ—[編集]
国際地球回転観測事業の時代—光学観測からVLBIへ—[編集]
- 1988年 - 国立天文台が発足し、緯度観測所は東京大学東京天文台・名古屋大学空電研究所第3部門と統合[13]
- 1991年 - 地球回転研究系および水沢観測センターのメンバーで月探査に関する研究開始[35]
- 1994年 - 国立天文台が三鷹にVSOP室を設置[注釈 4]
- 1995年 - 地球回転研究系および水沢観測センターでRISE計画の検討を開始[39][注釈 5]
- 1996年 - 天文保時室の管理業務が三鷹(位置天文・天体力学研究系)から水沢に移転[42][43][注釈 6]
- 1999年 - 国立天文台にVERA推進室を設置[注釈 7]
- 2001年 - 国立天文台にRISE開発室を設置[注釈 8][注釈 5]
- 2002年 - 日本国内の4か所に設置したすべてのVERA観測局(水沢、入来、小笠原、石垣島)のファーストライト[47][48]
VERAの利用開始[編集]
- 2003年 - VERAの運用を試験的に開始[47][48]
- 2004年 - 国立天文台の組織改革によりプロジェクト制を導入[注釈 9]
- 2006年 - 国立天文台がプロジェクトを再編[55][注釈 9]
- 2007年 - 月探査機「かぐや」打ち上げ成功により、RISE推進室からRISE月探査プロジェクトに組織変更[58]
- 2008年 - RISE月探査プロジェクトはCプロジェクト室となる[59] [注釈 9]
- 2009年 - 水沢VERA観測所とVSOP-2推進室を統合して、Cプロジェクト室の水沢VLBI観測所となる[62] [63]
- 2011年 - 水沢VLBI観測所内の光結合VLBI推進室を廃止[68]
- 2012年 - RISE月探査プロジェクトが、Aプロジェクト室のRISE月惑星探査検討室として再出発[69] [70] [10] [注釈 9]
- 天文シミュレーションプロジェクトがスーパーコンピュータを三鷹に設置していたところ、水沢VLBI観測所の敷地内に置くことになる[71] [72]。
- 2019年 - RISE月惑星探査検討室がAプロジェクト室のままRISE月惑星探査プロジェクトに名称変更[73] [10]
- 2020年 - 石垣島天文台が水沢VLBI観測所から、天文情報センターに移る[74]
- 2022年 - 天文保時室が水沢VLBI観測所から、天文情報センターの管轄に移る[75][注釈 13]
業務解説[編集]
明治時代に、日本では様々な制度改革を行い、欧米各国の科学技術を導入して、富国強兵によって江戸幕府が結んだ対日不平等条約を解消する政策を実施。天体観測などの科学技術手法を用いて、正確な緯度を測定する事業を行うために、臨時緯度観測所を設置することが決まった。
現在も、国際緯度観測事業を行いつつ、測地学観測の観測所として機能している。天文保時室は、天体観測及び緯度観測のために、なくてはならないものであり、以前まで東京天文台三鷹観測所にて観測の行われていた子午儀と連動することによって、正確な日本標準時(JST)を刻み続ける業務を実施してきた。
緯度観測所 (ILOM) は1969年に原子時計の運転を始め[77]、翌1970年から電波研究所 (RRL) の原子時計との時計比較[78]や LORAN-C を用いて国際報時局 (BIH) の時刻と比較を行っており[79]、1988年に改組した後の国立天文台水沢(NAOM[80]、1997年から NAO[81])でも情報通信研究機構(前:通信総合研究所)と連携して正確なGPS時計や数台からなる原子時計を運転して国際時刻比較を行うことで、数万年に1秒しか狂わないとされているJJYの精度を高めること、そして世界時(UT)や協定世界時(UTC)の精度を上げるための国際協力業務の継続を実施。
うるう秒調整に関しては、本観測所はあくまでも観測データを供給する観測所であるので、その決定は国際地球回転・基準系事業 (IERS) が行う[82]。本観測所の原子時計は、UTC局からの指示を受けて、同時に補正を行っている。
2004年稼動の"AOS"は、Astronomical Online Systemのこと。"1Gigabit/sec=128MByte/sec"の専用線通信によって、VERA局をオンラインで結ぶシステムのこと。このシステムが稼動する以前は、観測点での観測データにタイムスタンプをマークした磁気テープを解析器に掛けて、相関演算を行う必要があった。現在のシステムの場合には、観測データと同時にタイムマークデータを専用線で送ることで、直接相関演算を行い、解析が可能になっている。
2015年からは、同観測所准教授だった本間希樹が所長に就任。2019年には本間所長ら同観測所研究者らが参加する国際プロジェクト「イベントホライズンテレスコープ」が、ブラックホールの影を世界で初めて撮影し注目を集めた。しかし、2020年度の天文台関連の予算は半分程度に減額されることとなり、観測所でも電波望遠鏡の停止や人員の補充が行われないなど研究への影響が懸念される事態に至った[83]。結果として、他の研究を実施するなどして予算が確保され電波望遠鏡の維持は可能となった[84]。2021年には必要最低限の研究が可能な予算要求がほぼ満額で決定された[85]。
敷地内施設概要[編集]
- 旧本館 - 1921年に竣工した2代目の本館。奥州市に譲渡され奥州宇宙遊学館として活用されている。登録有形文化財(建造物)。
- 旧本館分館 - 1899年に竣工。臨時緯度観測所時代に建てられた初代本館。現在は改装され「木村榮記念館」として測地学資料等の展示等を行っている。登録有形文化財(建造物)。
- 眼視天頂儀室 - 緯度観測専用望遠鏡「眼視天頂儀」が設置されていた。屋根を水平左右方向にスライドさせて開放し、天頂の天体を観測していた。同じ仕様の望遠鏡と観測小屋が北緯39°08'上の世界6カ所に設置され、地軸の微小な振動運動の結果により生じる誤差を測定していた(「国際緯度観測所」を参照)。眼視天頂儀本体は木村榮記念館(旧本館分館)に展示されており、天頂儀室は外部からのみの見学できる。登録有形文化財(建造物)。
- 眼視天頂儀目標台および覆屋 - 眼視天頂儀室の真北、約100mの場所にあり、直方体の台に電球の灯装置を2個を並べて固定。天頂儀室にいる観測者は、覆屋の窓越しに見える電球の明かりを見ながらし正しい方角を確認して、天儀を操作していた。外部からのみ見学できる。登録有形文化財(建造物)。
- VERA解析棟 - VERA観測のデータ解析を行うための研究解析本部。
- 重力絶対測定室/RISE実験室
- 口径20m電波望遠鏡 - VERA水沢局
- 口径10m電波望遠鏡 - ミリ波観測用
- 現:本館(研究解析棟)
- スーパーコンピュータ室 - 天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイⅡ(ツー)」理論演算性能 3.087 Pflops(ペタフロップス)[86]
- 江刺地球潮汐観測室 - 精密重力場観測(超伝導歪計、精密加速度測定装置など)機器によって、地球潮汐観測を実施している。本館等がある水沢の観測所敷から直線距離で約17km離れた奥州市江刺伊手地内の阿原山山腹にある。
- 光学望遠鏡群(撤去)- 敷地内の北緯39°8′3″の緯度線上に並んでいた。1970年台の最盛期には、眼視天頂儀に加え浮遊天頂儀、写真天頂筒、ダンジョン・アストロラーブが、毎晴天夜観測を行っていた。[87]
研究内容[編集]
水沢VLBI観測所で活動中の研究[編集]
水沢VLBI観測所では、次のような研究を行っている[88][89]。
天体観測[編集]
- 日本国内の4カ所(VERA水沢局、VERA入来局、VERA小笠原局、VERA石垣島局)に設置した電波望遠鏡の観測データを合成することで、日本列島規模の巨大なVLBI観測網を形成している[91]。これを用いて、天の川銀河の天体位置を計測し、また年周視差から星までの距離を算出(三角測量)している[92]。これらを継続して観測することで天の川銀河の運動を研究している。
- 2007年、オリオンKLの正確な位置の特定に成功。2023年、天の川銀河中心の分子雲の「速度計測」に成功。
- 大学VLBI連携観測 - 国立天文台と6大学の共同研究として実施
- 日本VLBI観測網(JVN)はVERAおよび大学・研究機関(JAXA/ISAS)が運営する電波望遠鏡を組織化した観測網で、銀河系外の活動銀河中心核や銀河系内のメーザーの高分解能観測を推進
- 2022年度の研究対象は活動銀河核、メタノール・メーザ、X線連星系など。
- 日韓VLBI・東アジアVLBI・ミリ波VLBI等の国際観測 - 東アジア各国の電波望遠鏡とVERAを連携させて最大直5,500kmに及ぶ世界最大級の電波望遠鏡観測網を運用
- EHTプロジェクト - EHT(イベントホライズンテレスコープ)は、地球規模の電波干渉計を用いてブラックホールシャドウの撮像を目指す国際共同研究プロジェクト[93]
- SKA1サブプロジェクト - 2021年から建設中の国際電波望遠鏡プロジェクト
測地・地球物理[編集]
- VLBI測地 - VERAネットワークの位置と形状を監視するために、定常的な測地観測を実施
- 国際VLBI事業 (IVS) セッションでの広帯域観測と IVS 相関局への記録データの転送を定常運用
- GPS観測 - VERAの各局では、座標の短周期の変動の監視と、大気による電波伝搬遅延の推定のため、GPSの連続観測を実施
- GPS による水沢局の座標変動観測と水沢における重力観測を組み合わせて、2011年東北地方太平洋沖地震発生後の変化を観測
- 関連機関との協定に基づき、地殻ひずみ変化等の観測データを、北海道大学地震火山研究観測センターを経由して関係機関にリアルタイムで配信。
装置開発[編集]
- 2022年度はVERA搭載用両偏波多周波受信広帯域観測システムの開発など
- 水沢相関局で利用するサーバの次期システムとして GPU を用いたソフトウェア相関器の開発など
水沢キャンパスに拠点を置く他の組織[編集]
水沢キャンパスでは、水沢VLBI観測所の他にもプロジェクトやセンターが拠点を置いて研究および活動している。
- RISE月惑星探査プロジェクト - 水沢で培った測地学的な研究手法を月と惑星に応用して、太陽系の惑星や衛星の内部を調べて太陽系の起源や進化、さらには生命の成り立ちに迫ろうとする研究[95][96][97]
- 2022年度は、火星衛星サンプルリターン計画(MMX)測地学科学戦略チーム(GSST)として参加、また、「はやぶさ2」LIDAR の測距データを公開
- 天文シミュレーションプロジェクト(CfCA) - 共同利用のためのスーパーコンピュータの運用と研究開発[98][99][100]
- 天文情報センター - 天文学情報の収集と発信、科学コミュニケーションの核となる組織[102][103]
- 2023年2月現在は水沢キャンパスで天文保時室を運用中[104]
水沢VLBI観測所から別の組織に移管したもの[編集]
- 2020年4月に天文情報センターに移管[104]
- 2022年4月に天文情報センターに移管[104]
活動していないもの[編集]
- VSOP-2プロジェクト - 電波天文衛星と連携したスペースVLBI。2009年に水沢VLBI観測所に統合後は地上観測網の整備を推進。2010年度まで活動実績がある[106]。
- GGPプロジェクト - 超伝導重力計の国際観測網計画(重力場の精密測定によって地球の形状を測定するプロジェクト)。CHAMP計画の地上支援プロジェクトとして位置づけられている。2012年度まで活動実績がある[107]。
- 光結合VLBI推進室(OCTAVE, Optically ConnecTed Array for Vlbi Exploration) - 日本国内にある電波望遠鏡を超高速インターネット(SuperSINET)等で接続するVLBI計画。2013年度まで活動実績がある[108]
宮沢賢治と緯度観測所[編集]
花巻農学校(現・岩手県立花巻農業高等学校)の教師をしていた宮沢賢治が、たびたび水沢緯度観測所を訪れており、数々の名著の構想を育んだとされる。童話『風野又三郎』(『風の又三郎』の先駆作品の一つ)には水沢緯度観測所の一文が書かれ、『銀河鉄道の夜』の題材のヒントになったとされている(『風野又三郎』では、水沢緯度観測所でテニスに興じる「木村博士」が登場する)。また、童話「土神と狐」では、「水沢の天文台」という表現が出てきている。
旧緯度観測所の本館を保存した奥州宇宙遊学館では、「宮沢賢治と緯度観測所」として、賢治とこの地方の関わりについてたどっている。また、賢治をモチーフとした「又三郎」がマスコットキャラクターとして使用されている。
所在地[編集]
- 岩手県奥州市水沢星が丘2-12
見学案内[編集]
国立天文台の他の観測所と同じで、年末年始を除き9時から17時まで一般見学可能(奥州宇宙遊学館及び木村榮記念館は、年末年始のほか火曜休館)。パンフレットは奥州宇宙遊学館で配布している。
その他[編集]
- 敷地内には、2008年-2009年にかけて若田光一とともに国際宇宙ステーションを往復した宇宙桜(ウバヒガンザクラ)が植樹されている[109]。
脚注[編集]
注釈[編集]
- ^ 測地学委員会は測地学審議会の前身で、現文部科学省 科学技術・学術審議会 測地学分科会[6][7]
- ^ 旧緯度観測所は、国立天文台の地球回転研究系(5研究部門)、水沢観測センター及び理論天文学研究系回転天体流体研究部門に改組した[29][30]。
- ^ 天文保時室は三鷹の位置天文・天体力学研究系宇宙計量部門の7名を併任して発足[13][32]、1992年度から水沢の地球回転研究系の1名を併任、同年度は三鷹の4名および水沢の1名で計5名[33]、1995年度は水沢の職員の本務が地球回転研究系から水沢観測センターに異動、同年度は三鷹の3名および水沢の1名で計4名[34]
- ^ VSOP室は野辺山の電波天文学研究系の3名および水沢の地球回転研究系の2名、計5名を併任して発足[36][37][38]。
- ^ a b RISE月惑星探査プロジェクトの公式サイトでは1995「RISE開発室発足(室長:河野教授)」との記載がある[35]。国立天文台年次報告(第8冊1995年度)にはRISE開発室はなく[40]、国立天文台年次報告(第14冊2001年度)からRISE開発室があるが室長はない[41]。
- ^ 1996年度の天文保時室は地球回転研究系の2名および水沢観測センター工作室の1名、計3名を併任[44][34]
- ^ VERA推進室は地球回転研究系の4名、水沢観測センターの1名および野辺山宇宙電波観測所の1名、計6名を併任して発足[45]。プロジェクト名VERAとして建設を開始[46]
- ^ RISE開発室は地球回転研究系の4名および水沢観測センターの6名、計10名を併任して発足[41]
- ^ a b c d 国立天文台は、Cプロジェクトは運用段階のプロジェクト、Bプロジェクトは建設段階にあるプロジェクト、Aプロジェクトは萌芽的なプロジェクトとそれぞれ位置付けた[49]。
- ^ RISEは水沢観測所のサブプロジェクト室として自律的に運営[52]
- ^ 2004年度のスペースVLBI推進室は本務の4名、VERA観測所から併任の4名および野辺山宇宙電波観測所から併任の2名で計10名、このうち野辺山宇宙電波観測所から併任の1名およびスペースVLBI推進室本務の1名の計2名がVERA観測所にも併任しており、スペースVLBI推進室の10名中6名がVERA観測所にも所属[51]
- ^ 2008年度のVSOP-2推進室は本務の6名および水沢VERA観測所から併任の4名で計10名、このうちVSOP-2推進室本務の3名が水沢VERA観測所にも併任しており、VSOP-2推進室の10名中7名が水沢VERA観測所にも所属[61]
- ^ 将来は天文保時室の関連施設を順次三鷹に移すことになる[76]
出典[編集]
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- ^ a b 「独国伯林府ニ於テ開会ノ万国測地学協会第十一回委員総会ノ議定ニ係ル諸条件総テ承認ノ旨ヲ外務大臣ヘ回答ス」JACAR(アジア歴史資料センター)Ref.A15113108700、公文類聚・第二十編・明治二十九年・第二十五巻・地理・土地・森林、警察・行政警察・社寺門・雑載(国立公文書館)
- ^ 「本邦ニ設置スヘキ万国天文台ヲ帝国政府ノ造営物トナシ台長ハ帝国ノ天文学者台員ハ帝国政府ノ職員ヲ以テ充ツル等ノ条件ヲ万国測地学協会ノ総会ニ提出ス」JACAR(アジア歴史資料センター)Ref.A15113039300、公文類聚・第十九編・明治二十八年・第二十八巻・地理・土地・観象、警察・行政警察(国立公文書館)
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関連項目[編集]
- 教育 - 研究所 - 天文台 - 公開天文台一覧 - 国立天文台
- 総合研究大学院大学物理科学研究科天文科学専攻 - 大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 国立天文台水沢キャンパス
- 銀河鉄道の夜、土神と狐、風の又三郎(風野又三郎) - 宮沢賢治の童話作品
- 登録有形文化財一覧
研究テーマ[編集]
外部リンク[編集]
座標: 北緯39度8分0.5秒 東経141度7分57.4秒 / 北緯39.133472度 東経141.132611度