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はてなキーワード:天文単位とは
以下の記事について．
2029年に地球外文明から人類にメッセージが届く？科学者も期待をかける「白色矮星付近からの返信」
https://web-mu.jp/paranormal/52364/
宇宙人がいたとして，本当に1973年に送った電波を宇宙人が受信できて，その返信を地球人が受信できるのか．疑問だったのでChatGPTさんに聞いてみた．
1973年、NASAが探査機パイオニア10号に向けて送信した無線信号は、その先にある恒星系へも届くはずである。仮にこれらの星の知的生命体が、その無線信号を受信しようとしたとき、どのくらいの規模、感度のアンテナと信号復元能力が必要か？地球の技術で、同じ距離から送られてきた無線信号を受信する技術・機材はあるか？
以下では、「1973年にNASAがパイオニア10号に向けて送信した電波（指令信号やテレメトリ送信）」が、さらにその先の恒星系へ到達した場合に、それを受信しようとする知的生命体に必要なアンテナ規模や受信感度、そして同等の距離からの電波を地球側が受信可能かどうか、という観点で概説します。実際には正確な数値は周波数帯や送信電力、信号処理方法など多くの要素に依存しますが、ここでは概略のイメージを示します。
1.パイオニア10号に指令を送信した当時の地球側の送信スペック
送信周波数帯:パイオニア10号との通信はS帯（約2GHz前後）で行われていました。
送信電力: 数kW程度の送信機を地上局が使用（厳密には指向性が高く実効的な放射電力(EIRP)はさらに大きい）。
地上局アンテナ:NASAの深宇宙通信網(DSN)では直径64m級（当時）のパラボラアンテナなどが用いられた。
距離:1973年当時、パイオニア10号は数AUから十数AUほど離れた位置（木星軌道付近～木星フライバイ後）に存在していた。
しかし、この通信信号は当然、宇宙空間を光速で拡散していきます。そのため、さらに何十光年・何百光年先にある恒星系にも到達「はする」ことになります。ただし距離が大きくなるにつれ、電波強度は 1/𝑟^2 で減衰していきます。
たとえば10光年(約10^17 m)先での電波強度は、1AU(約1.5×10^11 m)での強度に比べて
だけ減衰します。1光年は約6.3×10^4AUなので、10光年なら約6.3×10^5AU。そこから
と、10光年先では1天文単位あたりの強度の10^-12程度にしかなりません（実際にはさらに詳細なアンテナ利得・指向性などが絡むのでオーダーで見ています）。
地球のDeep SpaceNetwork(DSN)では、数十AU～数百AU程度先の探査機（Voyagerなど）からの微弱な信号を受信しています。これは探査機送信電力が数W～20W程度、周波数帯はやや上のX帯(約8GHz)あるいはKa帯(30GHz)などを使いつつ、高利得アンテナで地上局が受信を行い、さらに超狭帯域で信号処理をしているからです。
しかし「数十光年」のスケールは「数十AU」の1万倍以上離れており、電波強度は数十AUの場合の(1万)^2 =10^8分の1（10^8倍減衰）よりもはるかに弱くなります。実際は1光年=約63,000AUですから、たとえば50光年先だと
で、数十AUと比べると何万～何十万倍も遠いオーダーになります。よって通常のDSN相当のサイズ(直径 70mクラス)では、とても検出困難と考えられます。
もし「同じS帯の数kW送信・70m受信機」という想定で数十～数百光年先からの信号を捉えるには、以下のいずれか、あるいは複数の組合せが必要になります。
数km級、あるいはそれ以上の直径が必要になる可能性がある。現実的には困難。
数十～数百～数千ものパラボラアンテナを地球規模・あるいは月や宇宙空間をも巻き込む形で電波干渉計として合成し、膨大な合成口径を得る。将来的なSKA(スクエア・キロメートル・アレイ)などの拡張構想に近い。
信号がわずかでもバンド幅を極端に狭くすればS/Nは向上する。狭帯域SETI観測のように、Hzオーダー・mHzオーダーまで絞って長時間積分する、など高度なデジタル信号処理を駆使する。
もともとの送信側が極端に高出力・高利得アンテナで指向性を絞って送信する
受信側の負担を減らすには送信電力や指向性ゲインを桁違いに高める必要がある（大電力ビーム送信）。
実際に未知の星間通信を成立させるには、上記のように「超高性能アンテナ」+「超狭帯域処理」+「相当の送信電力」という組合せが必要になります。
結論としては、「今の地球の技術でも理論的には可能」ですが、「実用的な設備規模」や「膨大な観測時間と信号処理」が必要です。たとえば以下のような状況が考えられます。
たとえ非常に微弱な信号でも、周波数を極端に限定し、長時間データを積分（平均化）することでノイズを下げ、S/N比を稼ぐ手法がすでに行われています。SETI研究では、広範囲な周波数を走査しながら狭帯域の人工信号らしきものを探索する手法がありますが、それをさらに極端化して、特定の周波数を狙って超狭帯域・長時間積分すれば、送信電力が小さくとも検出の可能性は上がります。
星間ガスや散乱などによる減衰は、電波の周波数によっては大きくなる場合があります。また、地球の大気や地上環境雑音(人工衛星やレーダーなど)の影響も無視できません。さらに「どの星方向を狙うか」「どの周波数帯で通信しているか分からない」という問題もあり、実際に「地球の既存装置でキャッチしよう」とするには、相当の観測リソースが必要になります。
4. まとめ
数十～数百光年先でパイオニア10号への指令電波を受信するためには、非常に大口径のアンテナや、巨大アレイ（電波干渉計）、狭帯域観測・長時間積分などが必要となる。いわゆるパワーやアンテナゲイン、受信系の超高性能化なしでは、通常のDSNクラスの設備ではほぼ検出不能なほど弱い信号になる。
地球側が“同等の距離”から飛んでくる電波信号を検出できるかどうか
理論的には、超狭帯域・長時間積分を組み合わせれば、今ある技術の延長でも検出可能な可能性がある。
ただし巨大施設（たとえばSKA等）のように大規模なアンテナアレイと高度な信号処理を組み合わせることが前提になる。現行の設備でも「SETIレベルの狭帯域探索」は可能だが、何十光年も先に存在する非常に弱い信号を特定の周波数で捉えるには、相当の工夫と時間が必要である。
つまり、「1973年にNASAが送信した電波は理論上は恒星間を伝播し、もし受信する文明があれば捉えられるはずだが、実用上はかなり大規模・高感度な設備を要する」というのが結論です。また、同様に地球側も「もし相手側が数十光年先から似たような出力で信号を送ってきた場合には、非常に狭帯域で長時間積分するなどの先端的な技術を駆使すれば、ギリギリ検出の可能性はある」ということになります。
んーとな。「後から追いかける」という問題設定がまずいんで、ちと設定を変えよう。要するに君が知りたいのは「光速度不変」なら、相対速度で光速越えることがないんか？ ってことではないか。たとえば、光速を２とする（単位はkm/hでも天文単位/μ秒でも何でもいい）、そして速度１のロケットがあるとする。地上から見て、光速は常に２。だが、飛んでいるロケットから見ても速度２なら、それは速度３なんじゃね？ ってことだろ。
そこで、そもそも「速度」って何でしたっけ、てことを考える。速度とは単位時間当たりに進む距離を示したもんやな。たとえば時速（km/h）は一時間で何キロ進める速さなのかを示してる。光の速さは30万㎞/秒、つまり１秒間に30万㎞進む。で、「速度１で飛ぶロケットから見て光の速さが２に見える」のに、それでも光の速さが２なのはどういうカラクリ？ …という最初の疑問に戻るけど、それは、「速度１の人の感じる１秒は、動いていない人の１秒より長い」ことに原因がある。ロケットの乗組員は、自分たちを速度２で追い抜いていく光を見て、１秒間に３も進んどる！て思うわけだけど、その間、地上では1.5秒経ってるのだ。
君の出した例を使って説明しよう。月までの距離を３として、速度１の宇宙船から出発と同時に速度２の光を射出したとするな。
(1) 地上から見て「月までの３の距離を光は1.5秒で走り抜けたなー。同じ距離をロケットは３秒かかったなー。計算通りやな。」
(2) ロケットの乗組員「なんか光が１秒で月まで着きよったんやが、早すぎん？ ちな、ワイらも２秒で月まで着いたんやが、どうゆうことや？？」
大雑把に言えばこういう感じ。ロケットの人の感じる時間と地上の時間は違うんよ。光速に近い速度になれば物体に流れる時間が遅くなるので、結局「光速が限界」で「光速は不変」が成り立つ仕組みになっとる、と気づいたのがアインシュタインさん。だから、ロケットの人から見て「光さんめちゃくちゃ早い！」といくら感じたって、光さんは「安心してください、いつもどおりですよ」その裏で時間さんが「せやろ（ニヤリ」しとるというわけなんや。
白のパンダに黒を書き足したら～
もうパンダじゃないって！パフィーさんの曲って何だったかしら？
あのさ、
みんな大好き文房具！
謎の達成感が発生して
その日に飲むルービーの美味さたるや格々別々なんだけど、
その謎の達成感とともに、
使い切るのに1千万回、
日数にして1日10回使うとしても3500年も使わなくちゃいけないのよね。
ピラミッド建設するか修正テープ使うかってどっちがロマンなんだよ！
それにこれは銀河系史上誰も成し遂げられない長さじゃなくて光年？
ついについに使い切ってエンドを迎えたの。
べ、べ別に映画観て泣いてんじゃないんだからね！と言わんばかりの長さだけど、
エンディング曲が「恋しさとせつなさと心強さと」だって言うことは
もはやそれはネタバレレヴェルであり
そこでこの曲流すか！？むしろこれがオチだったんじゃなかろうか？とも思えるほどで、
でもそれは
この時が来てしまったのよね。
私は24時間テレビで走ってる人の歌の曲と言えば
そしてさらに着ているTシャツが黄色くなってしまいそうなほど。
でサライって結局何なの？と思いつつ
一大大スペクタクルSF短編小説に匹敵する使い切りっぷりだと思うのよ。
これってもうSFよね！
エンディング曲はスティングさんの「シェイプオブマイハート」！
もう泣けるっしょ！
うふふ。
ちょっと多かったかしらと思いつつやっぱり多くて朝からうげっ！ってなっちゃいそうだけど、
珍しくサンドイッチ！って決めた日には
ゆ！許せないっ！
サンドイッチだけに仏の顔も、
って言わないわよ！
黄色のピーマン赤いニンジンにそして緑のたぬきは入らないけど、
タヌキはさすがに入らないわ。
すいすいすいようび～
今日も頑張りましょう！
今日はクリスマスだ。増田の諸君。メリークリスマス。楽しんでるかい？
ただそんな諸君に悲しいお知らせをしなければならない。それは標題の通り。サンタクロースは世界平和と安定と秩序を脅かす重大なる脅威であると言うことだ。おそらく今、世界が滅びるとしたら、それはサンタクロースが原因になり得ると言う事実である。
今日は年に一度のサンタクロースの活動が活発化する日である。こんな日に、サンタクロースの脅威から世界を守るにはどうしたらいいかを考えてみたいと思う。
これには様々な意見がある。サンタクロースは1人ではなく多数だという意見がまず大多数を占める。一番多い説は、サンタクロースは我らの親であると言う説だがこれはナンセンスだ。なぜならば我らの親、あるいはそれに近しい人々がそんな禍々しい存在であるはずが無いからである。
その証拠に、日本の公共放送たる日本放送協会（NHK)が以下の様な記事を出している。
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20121224/k10014390971000.html
以下に一部引用させてもらう。
大きな袋を抱えたサンタクロースが北欧のフィンランドを出発しました。
(中略)
世界中を駆け巡ることになっているということで、地元のテレビ局は、サンタクロースがクリスマスの朝までに移動する総距離は地球１万周余りに当たる４億６０００万キロに達する
Webニュースでは静止画だが、テレビ放映では動画付きで伝えている。これが何よりも証拠だ。
なによりサンタクロースを擁する……いや、違うな。世界の脅威たるサンタクロースを抑える事を世界中から押しつけられているフィンランドでこのように報道していることが、一人のサンタクロースが、4万6千万キロもの距離を渡り世界中を巡るという事を示している。(実はそれでもまだサンタクロースは複数人いると言う可能性が否定はできない。しかし許して欲しい。私も人間なのだ。こんな脅威のバランスブレイカーが何人も存在するなどという事は考えたくはないため、本文ではそうさせてもらった)
ではこう言い直そう。この数字は、約3天文単位。1天文単位は、地球と太陽の距離である…。
4億6千万キロメートルを24時間…。単純に計算してみると、その平均速度は53,240,740.7m/secである。時速に直すと、191,666,667km/h。つまり1時間に191万kmを駆け抜ける速度である。
人類が作り出した、あるいは、地球生命体が作り出した物体と比較してみよう。
| 物体 | 速度 | 備考 |
|---|---|---|
| 人類最速のウサイン・ボルト氏の瞬間最大 | 44km | http://usainbolt.com/ |
| 地上最速の動物,チーターの瞬間最大 | 100km/h | http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%81%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%83%BC |
| 世界最速ジェット推進自動車（瞬間最大） | 1,229km/h | http://www.thrustssc.com/ |
| 最強の戦闘機と言われるF-22ラプター 最大速度 | 2,450km/h | |
| 世界最速の航空機X-43A | 11,200km/h | http://www.nasa.gov/missions/research/x43-main.html |
| 人類が体験した最速,アポロ宇宙船瞬間最大速度 | 38,000km/h | |
| 人類が生み出した最速の物体、ボイジャー1号 | 61,416km/h | |
| サンタクロース | 191,667km/h | (他は全て最大速度だが、これだけ平均速度) |
桁が違う事が分かるだろう。さらにサンタクロースの速度は平均値であり一番最小で見積もった値に過ぎない。実際はもっと早い速度で移動していると思われている。人類が長い時間をかけ到達し、知り得る最も遠い場所を飛んでいるボイジャー1号の場所ですら、彼は一週間もあれば楽に往復することができるのだ。
さらに、彼は、隠密行動を常としている。
彼の活動が観測できる様になったのは、北アメリカ航空宇宙防衛司令部が総力を挙げて観測しはじめてからだ。しかしそれでも、その巨大な観測網で荒く観測することがやっとであり、未だに彼の姿を目撃したという確かな証言は少ない。
さらに未確認情報であるが、彼は腰につけた鍵でどのような防衛システムすら無効化する能力を持っていると言う。これはサンタクロースは煙突のない家にはどうやって入るのか、と言う子供の無邪気な……そして、真実を知らない残酷な……質問に対する答えとして語られる事だが、これは大変な脅威…いや…その速度と、今まで誰にも見つかってないと言う事実を勘案するに、この程度は驚くに値しないのかも知れない。
いやいや、そんなことはない。これはアメリカ政府も認識しているし、おそらく間接的にだが世界中の国々は多かれ少なかれその脅威を意識しているはずだ。
これは北アメリカ航空宇宙防衛司令部(NORAD)が、この時期になると躍起になって、その世界的に張り巡らされた対空、対宇宙監視網、DSP衛星や、弾道ミサイル早期警戒システム、さらに宇宙軍とも言える空軍宇宙防衛軍団等を駆使し…もっと言えば、NATOや、日本、韓国台湾などの同盟国とも接続している巨大な情報網を駆使してまで、間接、直接にせよその年間数千億ドルもの金をつぎ込んで維持しているシステムをフル稼働させてまで追跡していることが示している。
さらに言えば、彼らの観測網はどうしても旧東側諸国、共産圏では弱い。しかし、この観測網ではそれらの国々ですら鮮明な情報がとれている。これ旧東側諸国の軍も全面的に協力しているという証拠では無いだろうか？
今の世界ならば、それほど驚くに値しないかも知れない。しかし、NORADが…いや、その前進で、東西冷戦の最中、核が積まれた大陸間弾道弾の発射を察知し、即座に反撃することを目的としたCONAD、中央防衛航空軍基地が、1955年……この年はNATOに対抗し、ワルシャワ条約機構が締結された年だ……から続いている。一触即発であったその時代からすでに、NORADが行うサンタクロース追跡に対し、東側諸国も協力を惜しんでいなかったことになるのである！(いや、その開始時期を考えると、CONADの設立目的は東西冷戦等と言う事は単な表向きの言い訳に過ぎず、実態は世界中が協力してサンタクロースの追跡技術を確立するために作られた組織だったのでは無いかと言う疑いすらある。しかし、これはいくらなんでも陰謀論が過ぎるだろうとは思うのでここでは採用しない。)
もし万が一、サンタクロースが鞭の代わりに機関銃を手に取ったらどうなるか。
もし万が一、サンタクロースがプレゼントの詰まった袋の代わりに、BC兵器や核弾頭、水爆を積んだらどうなるか。
いやそこまでいかなくとも、彼はその隠密能力から、情報を操作し自らと知られること無く歴史を操作することも可能名のでは無いか、いや、知られていないだけで既にそれは行われているのでは無いか。
故にこれは増田の妄想では無い。世界が感じている、今そこにある驚異なのだ。
そして残念ながら、我々は、奴に対抗する手段を今だ持つ事ができない。
話が大きくなりすぎた。
では身近な話をしよう。
キリスト教国ではない我が日本であっても、サンタクロースからプレゼントが枕元に届いたら、両親などから「早くあけて中身を確認するように」と促された経験はだれしもあるのではないか？
これは実は世界中の国々がその諜報能力のすべて……日本だと国家よりも広告代理店の諜報能力の方が高いので主に広告代理店が担当しているが……をつぎ込んで行っている防止策である。
つまりは、プレゼントの中身が無害なものであるかどうかの確認を急げと言うことだ。
万が中身が一見して無害なものであっても、一黒い粉…炭疽菌はこのような姿である……や、銀色の粉……パレスチナ解放機構のヤセル・アラファト氏の暗殺に用いられた可能性の高い放射性物質、ポロニウムはこのような姿である……を発見したら、まずは近づいてはならない。
（ただ実際には子供向けのものにはこれらが含まれる可能性はありえないであろうというのが私の持論だ。理由は後記）
我々はこのような脅威、サンタクロースに対抗する手段が無いとは先に述べた。では、もはや我らに残された手段は無いのか？否、そんなことはない。一つ手段がある。
それは
「子供達をしあわせにすること」
である。これは別にシャレで言っているわけではない。根拠もきちんとある。
彼はすでに世界を生かすも、殺すも、滅ぼすも、そして世界をこの手の中にいれることも簡単に行えるだけの力を持っている。
しかしなぜかれはそれを行わないか。その脅威の力をプレゼントを配って回るなどと言う事に使っているのか。
ここで一つの仮説を立てたいと思う。それは、彼が小児性愛者(ペドフィリア)であるからではないか。
子どもをかたどった雪像を見つけると、そりを止めてうれしそうに眺めていました。
これから世界中を回らねばならぬというのに、わざわざそりをとめて眺める…。これは明らかにそちらの趣味がある事をしめしている。また彼のストライクゾーンは、3歳から14歳程度であると考えられる。またその年齢に達して無くとも、早熟の子の所にはやってこなくなる。それより大きくなってくると彼はプレゼントを置いたりしなくなるからだ。そして、民間伝承には以下の様な事がまことしやかに言われている。
「良い子でいなければ、サンタさん来てくれないよ」
そう。サンタクロースは、自らの好みの子供がいるから、そこにやってくるのである。
以上から、サンタクロースは小児性愛者であることは明白である。そして、彼が世界を滅ぼさない事、それは世界中の子供が、良い子であるからではないか。
自らの寵愛するものを滅ぼそうと思わないのは、非常に人間に近い思考をしていると考えられているサンタクロースでも同じである。
つまり、子供達が、良い子であって常に笑顔を忘れなければ、そして大人が子供が常に子供達が笑顔でいられる、幸せでいられる環境を作り上げていさえいれば、彼は世界を滅ぼそうとは思わないのでは無いか。
これは世界中の政府が、これだけの脅威であるサンタクロースを、軍事的にすさまじい脅威であり、世界平和を脅かす存在であると言う事を公表しないまま、あくまでも善良なる存在として広報し、子供達に彼を慕うように仕向けていることからも感じ取ることができる。
これらを守らなければ、その鮮血のような色の衣服を翻し、白いひげが血に染まることもいとわず、奴は我々の世界を滅ぼしにやってくるだろう。
10^-15 1fm陽子の半径 ：有限の大きさを持つ物質のうち、現在、具体値が知られている最小の大きさ
10^-8 90 nm ヒト免疫不全ウイルス〈HIV〉（一般的なウイルスの大きさは20 - 450 nm）
10^-7 450 - 500 nm 青の光の波長
10^-111cmダチョウの卵（生物界で最も大きい細胞）の長径（殻の長径は17cm）
10^0 5.3 mキリン（最も背が高い現生動物）の平均的全高（頭頂高）
10^8 384,000km地球から月までの距離（月の軌道の半径）
10^11 150Gm 1天文単位 (AU) --太陽から地球までの平均距離
10^13 15.48Tm太陽からボイジャー1号（最も遠くにある人工物）までの距離（2007年7月19日時点）
10^16 4.22光年プロキシマ・ケンタウリ（太陽系から最も近い恒星）への距離
10^24 5億光年 グレートウォール（観測された内で、最も巨大な「宇宙の大構造」）の長さ
