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天文シミュレーションで遊んでいたら、驚くべき事実を発見してしまいました。何万年後かには星座の形も変わるし、北極星も変わるというのは知っていたのですが、なんと5万年後の天体をシミュレートしていたら、日本から見る天体の中に24時間太陽が出っぱなしというときがあるのです。高度の低い位置での「白夜状態」ではなく、北極星(その時代の北極星は北斗七星の中にありました)の周りをくるくる回っているのです。こんなことってあるのでしょうか。これってもしかしたら地球の地軸が傾くってこと?でも、北極星の位置がそれほど変わっていないということは、太陽系の公転軸が傾くということなのでしょうか。

gooドクター

A 回答 (7件)

 


現実の天文学での知見では、5万年程度未来では、日本の位置で、太陽が24時間見えるというような状態は、何かよほどの大異変(例えば、巨大小惑星が衝突して、地球の地軸が大きく変化したなど)がない限り、ありえないことです。

従って、それは「天文シミュレーション」のプログラムのエラーか何かだと思えます。5万年以上未来にも対応するように作っていても、エラーが隠れていて、偶然そのエラーに出会ったのだとも言えます。(たいていのプログラムはエラーというかバグがあります。普通に使っていて、バグがでない場合も、何か特殊な使い方をするとバグが出てくることがあります)。

地球の自転軸と太陽の公転黄道面は、ある一定の角度になっています。これが、公転に伴って、季節の生じる理由で、季節により太陽の南中高度が変化する理由ですし、日照時間が冬と夏では違う理由です。

また、この自転軸の傾斜に加えて、地球は歳差運動をしており、これが北極点が2万年か2万4千年ぐらいだったかの周期で規則的に変化する理由です。

非常に遠い未来には、歳差運動によってというか、地球の自転が摩擦や重力によって遅くなり、それと共に、自転軸と公転黄道面の作る角度が、小さくなって、ある季節には、日本からでも、白夜の現象が起こる可能性があります。ただ、そんなことは起こるのは、遥かな遥かな未来で、その前に太陽が寿命を迎えると思えます。

太陽が,北極星のまわりを回っているというのは、現実の太陽も、見かけ上は北極星のまわりを実際に回っているので、バグとしては、別の恒星を間違って太陽と表示しているのか、または、太陽の位置について、計算数値データがおかしくなっているということだとも考えられます。

あるいはそのシミュレーション・ソフトは、宇宙人が作ったもので、5万年未来には、何かの大異変により、地球の地軸が、現在よりもっと大きく傾くということを予言しているのかも知れません(ここまでいうと科学かどうか疑わしいですが。しかし科学は、あらゆる可能性を考慮してみることが原則です)。

(あるいは、そのソフトには、地球の自転軸の傾斜が変化すると、どういう風に天体の運動は見えるのか、そういうシミュレーションも用意されているか、用意してあったが、公表していないのでないと思っていたのが、偶然、そのシミュレーションの結果に出会ったのかも知れません。地球の自転軸傾斜が変化すると、どう天体の運動は見えるかというのも、興味深いシミュレーションだからです)。
 
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バグだバグだという回答が頻出していますので(No.2を除く),多少繰り返しになりますがあえて補足させてください。


「5万年後」といった日付を設定した場合は,バグ以前の問題が生じてくるのです。天文計算を行う上で注意が欠かせない,計算式の誤差の問題です。

もちろん,コンピュータソフトにバグは付き物ですので,バグでないというつもりはありません。また,何という天文シミュレーションソフトなのか,具体的に日時をいつに設定したのかなどが分かりませんので,ご質問のケースについて詳しく調べてみることもできません。しかし,今回のケースのような問題は,うんと昔やうんと未来の日付に対する天体の位置を求める際に,ついて回る問題なのです。

質問された方に伺いますが,50000年後の天体を表示させたとき,星座の形は現在と変わっていましたか?
もし,北斗七星などのように近い星々のつながり方が,今と全く同じなら,そのソフトは「50000年後」などという日付は想定していないと考えられます。
おそらく,現在±3000年の範囲内(つまり-3<T<3)なら誤差は角度にして1′以内,みたいな感じで,許容される誤差の範囲を設定し,それにあわせた近似式を用いて天体の位置などを計算しているのではないでしょうか。
そういったソフトにT=48なんていう値を入れたら,誤差のほうが爆発的に大きくなってしまったのだと思われます。

ためしに,「Stella Theater Pro」というシェアウェアをダウンロードして,西暦50000年9月14日としてみたところ,うしかい座のアルデバランが,おとめ座のどまんなかに移動して,スピカのすぐ近くに来ていました。こぐま座のひしゃくは浅くなり,北極点はこぐま座β星の少しりゅう座寄りのところにあります。太陽はやぎ座にいます。この結果から見るかぎり,このソフトは50000年後(50000年前)ぐらいの日付が入れられることも想定した計算をしているようです。

お使いのソフトには,「日付は何年?何年ぐらいにしてください」という指示はないでしょうか。
あるいは,あまり現在とかけ離れた日付に設定すると誤差が大きくなるという注意書はないでしょうか。
もしそれらがないのなら,不親切なソフトという言い方はできるかもしれませんが,それはあくまでソフトの設計とか,マニュアルの書き方の問題であって,プログラミングにおけるバグと呼ぶべきものではないと思います。

さらに付け加えておきますと,計算式そのものが完璧ではないという問題があります。
よく,「日食や月食は何千年も先のことが予言できるのに,なぜ明日の天気は分からない」みたいな言い方をする人がいます(これもおかしな理屈ですが,この発言そのものについてはここでは論じません)。そういった人は,天文現象はどんな大昔でも,どんな遠い将来でも,きちんと計算すれば正確に予言できる,というイメージをもっているようです。しかし,実際はそうではありません。
人類が詳しい天体の位置を観測できるようになってから,せいぜい400年しか経っていません。特に,冥王星などはまだ70年分の観測データしかありません。そんな中から,いろいろな天体運動論が作られてきました。しかし,それでも全てが分かっているわけではなく,たえず研究が続けられているのが位置天文学の現状です。
したがって,計算式も完璧ではなく,たえず誤差がついて回ります。
100年前や100年後の天体の位置を計算するのであれば,その誤差も問題にならない程度ですが,それが5万年,10万年となると,大きく響いてくることがあるのです。
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失礼。


>歳差運動は25800年の周期なので、五万年後なら小熊座のベータ の近くに北極星は移動している。

正確には、北極点が小熊座のベータ 近くですね。

12星座中、1星座を約2150年で移動しますので、5万年後の太陽の位置は、おひつじ座ですね。(春分点)

地球は約40数億年前、火星サイズの天体が衝突し
そのかけらが月になりましたが(ジャイアント・インパクト説)、その時も軌道も地軸も変わりませんでした。
それ以上の予想外の現象をプログラミングしているわけがありません。そのソフトの欠陥、バグでしょう。
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もしそのソフトが,5万年後まで正確に星の位置を表示するとうたっているのであれば問題ですが,そうでないとしたら,これをバグ呼ばわりするのは酷というものです。


私はその手のソフトをもっていないのでなんとも言えませんが,現在を中心にして±何年以内であれば,誤差はこれこれ,といった表示が,マニュアルのどこかにないでしょうか?

天文学で星の位置や見え方を計算するときは,基本的に今(詳しくは2000年1月の頭)を基準にして,経過した時間を100年単位ではかり,その値(T)を変数とした関数の形で計算します。
つまり,2000年1月1日の正午をT=0として,この時刻から36525日後をT=1とします。
このとき,ある量を表す式が,Tの多項式になることがよくあります。
たとえば,ある量(仮にyとしておく)=a+bT+cT^2となったとしましょう。
この式を用いて,2010年におけるyの値を計算すると,T=0.1ですから,
y=a+0.1b+0.01c
となりますので,係数cがよほど大きくない限り,0.01cを無視して
y=a+0.1b
とみなしても大した差は出ません。つまり1次式で近似できるわけです。
ところが,西暦4000年になると,T=2なので,
y=a+2b+4c
となり,第3項の影響が大きく出てきます。
実際には3次・4次…の式になることもあり,|T|(Tの絶対値)が大きくなればなるほど,これらの高次の項の影響は飛躍的に大きくなっていきます。
ほかにも,|T|が大きいときに無理やり近似式をつかうと,ルートの中身が負になったり,sinの値が1を越えたり,いろいろと妙な結果になることがあります。
それならば,最初から厳密な式で計算すればいいじゃないか,といわれるかもしれませんが,そうすると計算時間が長くなってしまい,星の表示が遅れたりするので,あまりTの大きな時期には使わないということを前提に,近似式で計算するわけです。
多くの利用者にとっては,5万年後のようすが正確に出るかどうかよりも,現在に近い日時の空の様子を知りたいという場合が多いでしょうから,開発する側としてはそちらを優先させることになるのだと思います。
まあ,|T|の値によって近似の度合を変化させるようなソフトなら,マニアックな利用者も満足させることができるでしょうが,値段が高くなりそう。

他にも,Tの絶対値が大きい場合,つまり現時点から相当昔とか,相当未来の天体の位置を計算する場合は,Tの絶対値が小さい場合に比べていろいろと注意を払わないといけない点があります。
たとえば,「何万年後かには星座の形も変わるし」とおっしゃっている,恒星の固有運動。
地球の自転軸の方向。これも|T|が小さく,かつそれほど正確に求めなくてよい場合は,単純に周期26000年で円を描いて回っていると考えていいのですが,厳密に求めようとすると,数十項もある長い多項式を用いることになります。月の位置などはもっと長い式になります。
地球の公転軌道の向き(というか公転面の位置)。
その他いろいろありますので,天文計算の本ではよく,近似式を勝手に拡大適用しないようにと戒めています。

いずれにせよ,このソフトが使っている計算式では,5万年後(T=48)という値が入力されることは前提としていない(入力されても,結果の正確さを保証してはいない)というだけの話で,別に地軸が天王星のように横倒しになるわけではないと思います。
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そのソフトって「ステラナビゲータver.6」ではないですか?


西暦10万年までシミュレートできるというふれこみですよね。
ちょっと問題ありのソフトのようです。
前バージョンも小惑星などの軌道計算が正確に出なかった。
歳差運動は25800年の周期なので、五万年後なら小熊座のベータ
の近くに北極星は移動している。
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5万年という設定が、シミュレーションの許容誤差範囲外だったのでしょう。


地球の歳差運動を考えれば、天の北極が北斗七星あたりというのはありえない
ことではないと思いますが、太陽が沈まないというのは変です。そんなことに
なったら、昼の気温は超高温になってしまい、海は蒸発します。過去数十億年
昼と夜のある環境で生命が育まれてきたことを考えれば、5万年程度でそれ
ほどの激変は考えられないと思います。
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この回答へのお礼

お答えいただきましてありがとうございます。
そうでしたかあ。残念というか、なるほどというか……。
天文学的に言えば50000年なんて、すぐそこですからねえ。
そんな近々そんなに変化するはず無いですよねえ。
この、ものすごい変化に少しわくわくしていたのですが……。

それにしてもなんて便利なシステムでしょう。
本当にありがとうございました。

Kuro

お礼日時:2002/09/12 04:30

5万年ぽっちでそんな激変はないでしょう


プログラムのバグだと思いますよ
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