さいさ‐うんどう【歳差運動】
歳差
歳差[1]（さいさ[1]、英: precession[1]）または歳差運動（さいさうんどう）とは、自転している物体の回転軸が、円をえがくように振れる現象である。歳差運動の別称として首振り運動、みそすり運動、すりこぎ運動などの表現が用いられる場合がある。
力学
まずコマのような、角運動量を持つ剛体で、回転軸が重心を通る慣性主軸であって回転が安定的な場合について説明する。
そのような物体に、回転軸をひねるような向きのトルクを与えると、自転軸が円を描くように振れる。典型的な例は回転するコマの首振り運動である。歳差運動をする物体の自転軸はすりこぎを擦るように両端が円を描いて回転する。
コマがこのような運動をするのは、ジャイロ効果による。即ち、コマの自転の角運動量ベクトルに対してコマに働く重力によるトルクが軸を倒す方向に継続的に加わる結果、自転の角運動量ベクトルが大きさを変えずに向きだけ回転するためである。これは、中心力によって等速円運動している物体が継続的に加わる中心力によって運動量ベクトルの大きさを変えずに向きだけを回転させているのと同じ関係である。
次に一般の、回転軸が慣性主軸でない場合について説明する。
この場合、自分自身の慣性のため、外力が無くても回転軸が慣性主軸のまわりを振れ回るような動きをする。これを自由歳差運動という。
地球の歳差運動
地球の自転軸も、前述のコマのすりこぎ運動のように動いている。これを地球の歳差運動という。重力のある場所におけるコマは重力の影響でそのような運動をするわけだが、もちろん地球はコマのように平面上で軸に支えられているわけではないから、単純に「コマと同じ理由で」と説明するのは誤りである。地球の場合は、その形状が赤道部分がわずかに膨らんだ回転楕円体（扁球）であるため、太陽や月の重力による潮汐力によって赤道部分の膨らみを黄道面と一致させようとする方向に受けているトルクが要因である。
歳差運動は地球の23.4度の傾きが少しずつ変わり、13000年後に反対側に傾き、季節が入れ替わる現象であり、地球の歳差運動が原因で春分点が毎年黄道上を50.3秒角、西へ移動する。約72年で角度1度（1日分）・約2150年で角度30度、移動する。黄道に対して赤道の傾きが変わり、春分点が移動する。冬至・春分・夏至・秋分は移動する。13000年後には現在の春の位置に秋分・夏の位置に冬至・秋の位置に春分・冬の位置に夏至になる。
天文学上の現象
地球の歳差運動により、天文学上の現象として、春分点・秋分点は黄道に沿って少しずつ西向きに移動することになり、これを歳差と呼ぶ。この歳差の周期は約25,800年（正確には25,772年）である。このため、太陽年（回帰年）は恒星年より約20分24秒短い。
地球の自転運動の歳差に起因する春分点の移動は、天文学では赤道の歳差という[1]。これによって天の北極や赤道が動く。また地球の公転運動に対して、惑星の引力が影響を及ぼし、地球の公転軌道面つまり黄道傾斜角が変化する。これを黄道の歳差という[1]。ただし黄道の歳差による春分点の移動への寄与はきわめて小さい。赤道の歳差と黄道の歳差を合わせたものを一般歳差と呼ぶ。J2000.0における1ユリウス世紀（3,155,760,000 秒）ごとの黄経の一般歳差の値（歳差定数）は、IAU2006歳差章動理論では5028.796195" とされる[2]。
また、天の北極は天球上で黄道の北極を中心とする円を描く。21世紀現在の北極星はこぐま座α星（ポラリス）であり、2100年頃 天の北極に一番近くなると予測される。西暦13,000年頃には、天の北極はベガ（こと座α星）の5度以内に位置する。古代エジプトの記録によると、今から約4800年前（紀元前2800年頃）には、天の北極はりゅう座α星のあたりに位置していた[3]。
歳差による春分点の移動を最初に発見したのは、紀元前150年頃のギリシャの天文学者ヒッパルコスである。彼は黄経180度・黄緯0度にほぼ近い位置にあるおとめ座のスピカを使い、皆既月食の時に月とスピカの角距離を測った。日食や月食は黄道と白道の交点でしか起こらないので、日食・月食時の月や太陽は必ず黄道上にいる。従ってこの時のスピカとの角距離は、そのままスピカと月または太陽との黄経の差になる。ヒッパルコスはこの黄経の差を、彼の時代より約150年前のティモカリスが作った星表と比較して黄経の値が変わっていることを発見した。彼はスピカ以外の恒星についても同様にずれていることを見つけ、このずれは恒星の運動によるものではなく黄経の基準である春分点自体が移動しているためであると結論した。また、虞喜はヒッパルコスとは独立して地球の歳差運動を発見している。
ラーモア歳差運動
磁場中に置かれた磁気モーメントがする歳差運動は、ラーモア歳差運動と呼ばれる。
出典
関連項目
| 典拠管理データベース: 国立図書館 |
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歳差運動
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/27 02:06 UTC 版)
2012年10月には、ポラリスの赤緯は、+89°15′41.2″であった。そのため、常に天の北極を1°以内の精度で指し示し、また屈折やその他の要因を補正した後の真の地平線に対してなす角度は、観測者の緯度と1°以内の精度で一致する。2100年には、天の北極はポラリスに最も近づき、その後はさらに遠ざかる。 歳差運動のため、北極星の役割は、時間の経過とともに受け継がれていく。紀元前3000年には、りゅう座の暗い星であるりゅう座α星（トゥバン）であり、天の北極から0.1°以内と、肉眼で見える極星としては最も近くにあった。しかし、等級は3.67とポラリスの5分の1程度の明るさであり、21世紀現在の都市部では光害のため肉眼で見えづらくなっている。 紀元前1000年紀には、コカブが天の北極に最も近い明るい星だったが、極を指すと言えるほど近くはなく、ギリシアの探検家ビュアテスは紀元前320年頃に、天の極は星を欠いていると書いた。ローマ帝国時代には、天の極は、ポラリスとコカブからほぼ等距離にあった。 軸歳差は、一周するのに約25,770年かかる。歳差と固有運動を考慮したポラリスの平均位置は、2102年2月には、天の北極から0.4603°離れた+89°32′23″の最大赤緯に達する。章動と光行差を考慮に入れた見かけの赤緯の最大値は、2100年3月24日に天の北極から0.4526°離れた+89°32′50.62″に達する。 歳差運動により、次に天の北極に近くなるのは、ケフェウス座内の恒星である。3000年頃までには、ポラリスとケフェウス座γ星（エライ）からほぼ等距離になり、4200年頃に、エライは天の北極に最も近づく。5200年頃には、ケフェウス座ι星とケフェウス座β星が天の北極の両脇に来るようになり、その後、7500年頃に、2等星のケフェウス座α星（アルデラミン）が最も近い星になる。 その後ははくちょう座に移り、10000年紀には1等星のデネブが近くなるが、紀元前1000年紀のコカブがそうであったように、天の極から7°も離れており、極の方向を指し示すほど近くはならない。3等星のはくちょう座δ星は、11500年頃には、天の極から3°まで近づく。その後、13700年頃には、天の極から5°離れているものの、こと座に移動し、北天で2番目に明るい星であるベガが極星となる。 最終的に天の極はヘルクレス座に移動し、18400年頃には、ヘルクレス座タウ星を指す。さらにその後、天の極はりゅう座を経て、現在のこぐま座に戻る。27800年頃には、再びポラリスが極星となるが、固有運動のため、天の極との距離は現在よりも遠くなる。 地球の26000年周期の軸歳差の過程の中で、北半球から肉眼で見られる見かけの等級で+6等以上の明るい恒星が、北極星と呼ばれてきた。この間には、地上の観測者から肉眼で見えない恒星が天の極に近い位置にあることもあり、この間は、はっきりした北極星がない状態であった。また、北極星から真の天の北極までの角距離が5°を超え、だいたいの北の方角を示す役にしかたたない時期もあった。 現在の北極星であるポラリスから始まり、26000年周期での北極星と、北極星が存在しない場合には「北に近い」指標となる恒星の平均の光度や、天の極に最も近い時の角距離は、以下のとおりである。 バイエル符号固有名見かけの等級星座天の極備考こぐま座α星 ポラリス 1.98 こぐま座 - 0.5° 現在の北極星 ケフェウス座γ星 エライ 3.21 ケフェウス座 - 3° 3100年頃、北極星になる。 ケフェウス座ι星 3.51 ケフェウス座 - 5° ケフェウス座ベータ星と同時期に天の北極に近くなる。 ケフェウス座β星 アルフィルク 3.51 ケフェウス座 - 5° 5900年頃、北極星になる。 ケフェウス座α星 アルデラミン 2.51 ケフェウス座 - 3° 7600年頃、北極星になる。 はくちょう座α星 デネブ 1.25 はくちょう座 - 7° 10200年頃、北極星になる。 はくちょう座δ星 ファワーリス 2.87 はくちょう座 - 3° 11600年頃、北極星になる。 こと座α星 ベガ 0.026 こと座 - 5° 紀元前11500年頃北極星であった。13700年頃、再び北極星になる。 ヘルクレス座ι星 3.75 ヘルクレス座 - 4° ヘルクレス座τ星 3.89 ヘルクレス座 - 1° 紀元前7400年頃北極星であった。18400年頃、再び北極星になる。 りゅう座α星 トゥバン 3.65 りゅう座 - 0.2° 紀元前3000年頃に北極星であった。 りゅう座ι星 エダシク 3.29 りゅう座 - 5° りゅう座κ星 3.82 りゅう座 - 6° コカブと同時期に天の北極の近くにあった。 こぐま座β星 コカブ 2.08 こぐま座 - 7° 紀元前1100年頃北極星であった。
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