地球と火星の時間のずれ、NIST物理学者が高精度で定量化

米国国立標準技術研究所（NIST）の物理学者らが、地球と火星の間で経過する時間の差を極めて高い精度で定量化する研究成果を発表した。この分析により、火星上の時計は地球上の時計と比較して、地球の1日あたり平均で約477マイクロ秒速く進むことが判明した。この知見は、2025年12月に『The Astronomical Journal』誌に掲載され、将来的な惑星間活動の基盤データを提供するものとなる。

この時間差の主要因は、アインシュタインの一般相対性理論によって裏付けられる火星の表面重力の弱さにある。NISTの物理学者であるBijunath Patla氏らが関与した分析によれば、火星の重力効果が、軌道速度の遅延効果を上回る形で時間の進行を加速させている。具体的な数値として、平均的な時間差は1日あたり477マイクロ秒であり、火星の軌道の離心率により、この差は火星の1年を通じて最大で226マイクロ秒の変動幅を持つことが確認された。

この精密な時間計測は、将来の惑星間航行および通信ネットワークの同期において不可欠な要素となる。近年の火星への有人ミッション計画や恒久的な入植地の構想が具体化する中で、地球のGPSシステムに類する惑星間同期システムの構築には、この正確な時間差の把握が求められる。この時間的ドリフトの変動性を定量化したことは、地球外での高精度なナビゲーションシステムの構築における複雑性を浮き彫りにした。

歴史的に、この火星の時間オフセットは、地球と比較して約56マイクロ秒速く進むと以前に計算されていた月との時間差よりも大きい。一般相対性理論に基づき、重力ポテンシャルが低い場所、すなわち重力が弱い場所の時計は速く進むため、地球よりも重力が弱い火星で時間が速くなるのは理論的な予測と一致する。NISTの研究は、この相対性理論を実用的な惑星間シナリオに適用する上での重要な技術的功績と見なされる。

火星探査の進化はナビゲーション技術の進展と密接に関連している。NASAのアルテミス計画が月面での持続的な探査を通じて火星有人ミッションの基礎技術確立を目指す中、相対論的効果を組み込んだ精密な時間管理は、ミッションの成功と安全性を担保する鍵となる。太陽系規模での同期された通信網を確立するためには、たとえわずかな時間差であっても無視できないことが強調される。