【太陽時と恒星時】(改訂：2019/2/5)
ここからは、天文計算では避けて通れない「恒星時」になります。


・太陽時（Solar time）とは
『太陽が子午線通過から再び子午線を通過するまでを１日（２４時間）とする』
これが太陽日で、太陽日を２４時間の時刻にした物が太陽時です。
簡単に言ってしまえば、

太陽時（Solar time）とは「太陽の動きに合わせた時刻」

もしも太陽時の２４時間で一回転する時計があれば、短針は太陽の動きを示します。
（太陽観測する望遠鏡の追尾速度は太陽時である）
現在の時刻系ではUT1が太陽時であり、我々が日常使っているUTCは太陽時に準拠です。

・恒星時（:Sidereal time）とは
『恒星が子午線通過から再び同じ恒星が子午線を通過するまでを１日（２４時間）とする』
これが恒星日で、恒星日を２４時間の時刻にした物が恒星時です。
簡単に言ってしまえば

恒星時（Sidereal time）とは「恒星の動きに合わせた時刻」

これも２４時間で一回転する時計があれば、短針はある恒星の位置を常に示します。
（恒星観測する望遠鏡の追尾速度は恒星時である）
恒星時はの記号が使われます。

両者の違いは、地球が公転している為に起きます。



地球のＰ地点と太陽と恒星が一直線に並んだ時をＡ、Ａから一日後の地球の位置をＢとする。
Ｂ地点において
Ｐ地点が恒星と並ぶ時（Ｐ０点）、これを恒星日とし24時間で割ったのが恒星時（Sidereal Time）
Ｐ地点が太陽と並ぶ時（Ｐ１点）、これを太陽日とし24時間で割ったのが太陽時（Solar Time）
と呼ばれる。
図でわかる様に、太陽日の方が恒星日より多く回転が必要で、P0とP1の差は約４分＝約１°です。
※地球の幾何学的一回転は恒星日に等しい。

日と時間を説明したら、次は年です。



図の０°を起点とすれば、一年は太陽年も恒星年も同じ０°の起点に戻った時です。
これでは両者の違いが無いようですが、日の単位で考えると違いがでます。
起点から恒星日と太陽日の差は段々と開き、起点に戻った時は丁度１回転分の差となります。
※恒星時は公転の影響を受けずに、常に同じ方向になる。

１恒星年＝１太陽年日数＋１日

という事になります。



・太陽時と恒星時の計算式
太陽時は我々が使っている時刻系ですから、１年は約365.2422日です。そうすると、

１太陽年＝365.2422太陽日
１恒星年＝366.2422恒星日

恒星日では一日（一回転分）多い式になります。この式から

１太陽年＝１恒星年
365.2422太陽日＝366.2422恒星日
恒星日＝365.2422÷366.2422＝0.9972695664＝23時56分04.091秒
太陽日＝366.2422÷365.2422＝1.0027379093＝24時03分56.555秒

という結果になります。
太陽時（UT）と恒星時（）の変換式を作りましょう。



ここから、



これで太陽時と恒星時の相互変換が可能ですが・・・
この式は「時刻の歩度変換」のみで、現在の恒星時を求める式ではありません。
正しく恒星時を求めるためには、0時UTの恒星時（）を知っている必要があり



これで恒星時が求められます。
一般的にはグリニッジ恒星時（0時UTの起点である経度０の地点）を用いますが、正しく恒星時を求められるならどの地点でも構いません。実際、各地で恒星時を観測しそれを太陽時に変換しています（これがUT0）。
恒星時の詳しい話は恒星時の計算で行います。



・平均太陽時（Mean Solar Time）と平均恒星時（Mean Sidereal Time）
今まで「太陽時」や「恒星時」と書いてましたが、正確には「平均太陽時」「平均恒星時」です。
両者共に「平均」という言葉ですが意味が違います。

・平均太陽時（Mean Solar Time）
太陽の動き（すなわち地球の自転・公転）は諸事情により一定ではありません。そのため一年間の平均時間で時を刻むのが「平均太陽時」です。

・平均恒星時（Mean Sidereal Time）
こちらの平均は、赤道座標（赤経・赤緯の事）の分点です。赤道座標の分点は、歳差と章動の大きな変化があります。
その歳差だけで分点を決めたのが「平均分点」と呼び、その座標系の恒星時を「平均恒星時」と呼びます。

詳しくは次回から説明します。




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