宇宙は137億歳なのに観測可能な宇宙の直径が930億光年である理由とは?
宇宙は137億歳なのに観測可能な宇宙の直径が930億光年である理由とは? / Credit:Canva . 川勝康弘
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宇宙は137億歳なのに観測可能な宇宙の直径が930億光年である理由とは?

2024.03.20 Wednesday

少なくない人々が「宇宙が137億年前に誕生したのならば、宇宙の半径も137億光年なのではないか?」と間違った考えを持っています。

興味深いことに、この誤解は根強く、現在においても世界各国の科学雑誌や科学ニュースサイトでも、しばしば見受けられます。

今回は「地球の全周」や「銀河団の直径」からはじめて、観測可能な宇宙の直径、そしてその外に広がる宇宙全体の直径まで順に述べて解説しつつ、誤解の原因に迫りたいと思います。

※1 レオナルド・サスキンド . 宇宙のランドスケープ 宇宙の謎にひも理論が答えを出す . 2006 . 日経BP . ISBN 978-4822282523 https://www.amazon.co.jp/dp/482228252X ※2 Itzhak Bars; John Terning . Extra Dimensions in Space and Time. 2009 . Springer. ISBN 978-0387776378. Retrieved 2011-05-01. https://www.amazon.co.jp/dp/1461425328 ※3 秋元祐希 . 宇宙の歴史と宇宙観測 . 2019 . 技術評論社 . ISBN 978-297-10413-9 https://www.amazon.co.jp/dp/429710413X/ ※4 Guth, Alan H. The inflationary universe: the quest for a new theory of cosmic origins. (1997). Basic Books. ISBN 978-0201328400. https://www.amazon.co.jp/dp/0201149427

地球の直径から太陽系の直径まで

まずは地球や太陽系の大きさをみてみよう
まずは地球や太陽系の大きさをみてみよう / Credit:Canva . 川勝康弘

かつて古代ギリシャの賢者たちは、世界各地の井戸に差し込むを同じ月の同じ日に比べることで、地球の全周を3万9690kmだと概算しました。

太陽までの距離は紀元前に測定されていた! 必要なのは1本の棒と偉大な頭脳

この数値はかなり正確であり、現在の機器で測定された全周4万8kmとの誤差は3%ほどとなっています。

古代の人々にとっても、自分たちがいる大地がどれだけの大きさを持っているかは、大きな興味の対称だったことがわかります。

また月への距離も同時期のギリシャの哲学者、ヒッパルコスによって35万4000kmだと概算されました。

こちらも割と正確であり、現在の測定値38万4400kmとの誤差は8%ほどとなっています。

しかし残念なことに、古代ギリシャの高度な知識は後の世に十分に伝わらず、やがて地球平面説が優勢になっていきます。

自由な思想や世界の秘密を探ろうとする試みは、中世世界では神への反逆とみなされたからです。

しかしルネサンス期を経て科学的思考が復活すると、人類は再びさまざまな距離を測るようになりました。

人類の科学を測る物差は様々ですが「距離の測定能力」はかなり正確な指標となるでしょう。

科学が発展するにつれて、測定可能な距離はどんどん伸びていき、太陽までの距離(約1億5000万km)や現在の地球から冥王星までの距離(約40億km)もわかりました。

ただ距離が伸びるにつれて、扱う数字の桁数も伸びていきます。

そこで天文学では地球と太陽の距離を新たに1天文単位(1AU)と定義し、物差しを使いやすい形に変更しました。

天文単位を使えば、太陽と他の惑星の長半径もスッキリとしたものになります。

たとえば水星まで0.39AU、金星までが0.72AU、木星までが5.20AU、冥王星までが39.5AUと距離関係もわかりやすくなります。

天文単位は太陽系内部で距離感を感じるのに適しています
天文単位は太陽系内部で距離感を感じるのに適しています / Credit: 川勝康弘

しかしそれより遠い距離では再び桁数が伸び始めます。

たとえば太陽からカイパーベルトと呼ばれる天体の密集領域までは100AUほど、さらに太陽系の外縁と考えられるオールトの雲までは約1万AUとなっています。

この場合、太陽系の直径は2万AUとなります。

さらに太陽の重力が及ぶ範囲に至っては12万5000AUとなり、再びイメージしにくくなってきいました。

特に太陽系の外、つまり宇宙の星系間の距離を示すには、地球‐太陽間の距離を基準にしてもあまり意味がありません。

そこで登場するのが光年です。

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