「ミリ単位」なのは、探査機によるレンジングのほうですね。
現代の天文学がどうやってその距離を「ミリ単位」の誤差で追い込んでいるのか
電波測距(レンジング): 例えば火星探査機(マーズ・リコネッサンス・オービターなど)には、
地球からの電波を受信して即座に送り返すトランスポンダが積まれています。
電波(光速)が往復する時間を、原子時計を用いてナノ秒(10億分の1秒)単位で計測します。
これにより、地球から探査機までの距離はセンチメートル単位で特定できます。さらに、位相
(波のズレ)を利用する手法で、相対的な変動をミリメートル単位で追跡することが可能です。
三角測量と「比率」の魔術
探査機までの距離が分かったとして、それがどう太陽までの距離(天文単位:AU)につながる
のでしょうか? ここでケプラーの法則という数学的な「型」が登場します。
形は完璧に分かっている: 惑星の公転周期は数百年間の観測で極めて正確に分かっています。
これを使えば、「太陽―地球」と「太陽―探査機」の距離の比率は、小数点以下何十桁という
精度で計算できます。
一辺だけ測ればいい: 三角形の全ての角と、辺の「比率」が分かっている状態で、どこか一辺
例えば「地球―探査機」の長さを実測すれば、自動的に残りの辺「地球―太陽」の長さが確定
します。
現代では、太陽の質量放出による微妙な距離の変化(1年間に数センチ程度、地球が遠ざかる
現象)さえも、計算と観測の対象になっています。
「太陽までの距離をミリ単位で測る」というのは「太陽系の歯車の動きを、探査機という精密
な目印を使って、ミリ単位の精度を持つ数式の中に閉じ込める」という作業に近いものです。
「目に見えないものを数式で追い込む」という科学の手法は、直感的には信じがたいものです
が、実際にその計算に基づいて探査機を惑星のピンポイントに着陸させているという実績が、
その正確さを証明しています。
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