恒星時とは？ その瞬間に子午線を通る、空の座標

太陽の一日と、恒星の一日

日常の時計は太陽を基準にし、平均の太陽日は24時間です。地球は自転しながら公転するため、太陽が再び同じ子午線へ戻るまでに、一回転より少し余分に回る必要があります。

春分点を基準とした一回転に対応する恒星日は、平均太陽時で約23時間56分4秒です。恒星時の時計は、通常の時計に比べて一日に約4分進みます。一年では、太陽日の数より恒星日の数が約一日多くなる関係です。

厳密には、恒星の遠い背景に対する回転と春分点を基準にする回転は、歳差などのため完全に同一ではありません。一般の観測で使う恒星時は、春分点を基準に定義します。

恒星時から何がわかるか

恒星時は、角度を時間で表したものと考えられます。地方恒星時と、同じ基準の天体の赤経が一致すれば、その天体は上方子午線を通過します。

**時角**は、子午線と天体の位置の隔たりを示します。赤経、恒星時、観測地の緯度を合わせれば、その天体がどちらに、どれだけ高く見えるかを考えられます。赤道儀と目盛環を使う望遠鏡でも重要です。

恒星時が同じ値になる時計時刻は、日ごとに約4分早まります。一か月では約2時間分です。この関係により、同じ恒星が夕方に高く見える季節を考えられます。9月分点付近の真夜中には赤経0時間付近、3月分点付近には12時間付近が子午線へ来る、という大まかな目安もあります。ここでいう真夜中は太陽との位置関係によるもので、すべての時計の0時に固定する説明ではありません。

地方恒星時を決める条件

• 瞬間：地球の回転に伴って進みます。精密な扱いには、時間尺度と連続した時刻の指定が必要です。
• 基準子午線：グリニッジの子午線に対して定義する恒星時が、共通の基礎になります。同じ瞬間には一つの値です。
• 経度：東へ行くほど、その地点の子午線は先へ回った位置になり、地方恒星時が進みます。経度15°は1恒星時間に対応します。

タイムゾーンは、地方恒星時の直接の基準ではありません。同じ日本標準時を使う東京と福岡でも、経度が違えば、同じ瞬間の地方恒星時は違います。緯度は地方恒星時そのものを決めませんが、その天体が地平線上のどこに見えるかには必要です。

平均恒星時と視恒星時

平均春分点を基準にするのが平均恒星時で、章動を含む真の春分点を使うと、視恒星時になります。両者の差は小さいものの、秒角単位の位置では関係します。赤経を平均座標、恒星時を視恒星時として無条件に混ぜるなど、異なる基準を組み合わせないことが大切です。

地球の回転を表すUT1と、原子時計に基づくUTCは別の時間尺度です。UTCとの差を常に1秒未満とする説明は、制度の適用期間を指定する必要があります。2026年の決議による2027年の連続UTCへの移行も、地球の実際の回転や恒星時の意味を変えるわけではありません。