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1秒を決める国内唯一の機関――情報通信研究機構(NICT)(Business Media 誠)

 突然だが、あなたは以下の2つの問いに答えられるだろうか。

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Q1. 1秒の長さは、どうやって決められているのでしょうか。

Q2. 日本標準時は、どうやって決められているのでしょうか。

 1日は24時間だということに異議を唱える人は少ないと思う。そこで、「1日=24×60×60=8万6400秒だから、地球が1回転する時間の8万6400分の1が1秒だ」という解答が得られるかもしれない。残念ながらこれは間違いだ。

 また、日本標準時というのは、英グリニッジ天文台の子午儀の中心を通る本初子午線を基準にしたグリニッジ標準時(GMT:Greenwich Mean Time)に、時差の9時間を足したものだと思っていると、これまた間違いとなる。

 どうやら子供のころに学校で習った時間の知識は、今日では異なってしまっているようだ。正解を聞くために、日本標準時を運用している独立行政法人 情報通信研究機構(NICT)を訪問した。

●1秒=91億9263万1770回の振動?

 東京都小金井市にあるNICTは、情報通信技術に関する研究や事業支援を行っている。また、電波法に基づいて国内で利用される電波の周波数標準値を設定したり、標準電波を発信することで日本標準時(JST:Japan Standard Time)を通報したりする、唯一の機関だ。

 今回、お話をうかがったのは、第一研究部門 新世代ネットワーク研究センター 光・時空標準グループの研究マネージャーを務める岩間司工学博士。光・時空標準グループは4つの重要なプロジェクトを行っている。

 そのプロジェクトとは、日本標準時の発生や標準電波(JJY)の発信を行う「日本標準時プロジェクト」、“1秒”の定義を正確に実現するために超高精度な原子時計の開発を行う「次世代時刻周波数標準プロジェクト」、電波や光を用いて空間を精密に計測する技術の研究を行う「次世代時空計測プロジェクト」、人工衛星を用いた時刻管理系の開発を行う「衛星時空計測プロジェクト」の4つだ。

 何やら、難しそうなキーワードがたくさん並んでしまったが、要するに「1秒」を定めて、日本標準時(後述するが、世界の時刻を定める協定世界時の生成にも大きく寄与している)を通報しているのだ。

 「秒の定義は1967年に、それまでの天文系から原子系に変わりました。それは、計測の精度が向上したために、時間に関するズレが大きくなってきたからです。地球の自転運動に基づく世界時は1秒の長さが一定ではないのです」(岩間博士)

 今日、「1秒はセシウム133が91億9263万1770回振動する時間※」と定められている。そして、1秒を測定するのが原子時計であり、NICTでは18台のセシウム時計と4台の水素メーザーから得られた結果を合成して“1秒”を生み出している。その誤差は数十万年に1秒といわれている※※。

※1秒の定義は「セシウム133原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射の9192631770周期の継続時間」。

※※セシウム時計の精度は1000万分の1秒だが、標準電波では送信設備などによる信号の劣化が避けられないため、伝搬距離を補正して10万分の1秒程度の精度になる。

 原子時計によって刻まれる時間を原子時といい、1958年1月1日0時から国際原子時(TAI:Temps Atomique International)がスタートした。TAIは、NICTを含め世界中の原子時計の加重平均によって国際度量衡局(BIPM)が決定している。ちなみに、NICTは寄与率第2位(世界1位は、GPSシステムで利用される時間を通報している米海軍天文台)という成績を収めている。

 厳密な1秒を刻み続ける原子時と、地球の自転を基準にした世界時にはズレが生じてくる。それを補うのがうるう秒だ。2009年1月1日に、午前8時59分60秒が発生したことを覚えている方も多いかもしれない。

 うるう秒によって調整した時間が、協定世界時(UTC:Universal Time, Coordinated)と呼ばれる。TAIには、これまで24回のうるう秒調整が発生し、UTCはTAIに対して34秒遅れている。このUTCに対して、9時間の時差を加えたものが日本標準時となる。厳密なものではないが、NICTのWebページでもTAI、UTC、JSTを表示している。

●電波時計の電波はNICTが生み出し、福島県と福岡県から送信される

 生成した日本標準時を通報することもNICTの役割の1つだ。標準電波(JJY※)によって国内各地に供給される日本標準時は、放送や電話で行われる時報サービスの親時計になっている。

※JJYは無線局のコールサイン

 現在、標準電波を発信しているのは、1999年6月から運用を始めたおおたかどや山標準電波送信所(福島県、40KHz)と、2001年10月から運用を始めたはがね山標準電波送信所(福岡県、60KHz)の2カ所。長波帯の電波を送信するために、おおやかどや山(標高約790メートル)には地上高250メートルの、はがね山(標高約900メートル)には地上高200メートルの傘型アンテナを立てている。

 2つの標準電波送信所は、NICTから遠隔でも監視されている。山頂に高いアンテナを立てているため、どうしても落雷に弱いのだが、2つの送信所が共にダウンして、標準電波の発信が止まってしまうことはほとんどないという(2009年に完全に停波したのは41秒間だけ)。

 国内で利用できる電波時計は、この2カ所から送信された標準電波を受信することで厳密な時間合わせを行っている。興味深いことに、多くの電波時計が深夜に電波を受信する設計になっているため、送信所の計画停止は昼間に行われることが多いという。

 送信する時刻符号(タイムコード)には、1分間で1サイクルとなっていて、時、分、通算日(1月1日を1とする)、年(西暦の下2けた)、曜日(日曜〜土曜を0〜6で表す)、うるう秒情報、時と分が正しく読み取れたかどうかを確認するパリティ、予備ビット※、停波予告ビットが乗せられている。

※将来、サマータイムが導入されたら予備ビットが使われる可能性が高い

 ここで「秒に関する情報が発信されていない」と気付いた方は鋭い。タイムコードは1分間、つまり60秒で1サイクルとなっており、1秒ごとにパルス信号を発信する。従って、パルス信号の立ち上がりが秒を表しているのだ。電波時計が最初に時刻合わせをするのに2〜3分程度必要とするのは、タイムコードが1分間隔で送信されているからだ、といわれると納得できる。【岡田大助】

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菅新首相が初会見、「人事すべては全くの白紙」(読売新聞)

 衆参両院で第94代首相に選出された菅直人新首相は、民主党本部で4日午後6時から記者会見した。

 菅新首相は組閣について、「官邸機能の強化、内閣の一体性、党としての全員参加、そうした体制をつくらなければならない。そのためには、一度、頭を休めることも含め、時間を貸して欲しい。週明けのそう遠くないうちに、会見で報告できると思っている」と語った。

 小沢幹事長の処遇など人事については「すべては全くの白紙。多少の時間をかけて、意見も聞いて、考えるべき所は考えたい。(小沢氏への)報復とか全く考えていない。参院選は小沢幹事長を通じ候補者擁立など準備は進んでいる。これをどういう方に引き継ぐのか、あるいは継続頂くのか、時間を頂いた上で考えたい」と述べた。

 普天間問題については「日米間合意を踏まえ、合意の中に盛り込まれている沖縄の負担の軽減を重視して、しっかりと腰を据えて取り組みたい」と語った。

 消費税については「過去の意見を変えるつもりはないが、総理大臣としての表現の仕方も含め、方向性を示していきたい」と語った。

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