TANOKAGA! ~たのしい科学~

教科書では語られない科学ネタの紹介・解説を中心とした、学生向けのブログ

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TANOKAGA! ~たのしい科学~ へようこそ。
ここは、私が「気になった科学ネタ」「自作した動画教材」などを紹介するブログです。

教科書には詳しく載っていない事柄で、かつ授業で使えるかもしれないネタを中心に記事にしようと思います。 視聴覚素材の利用や、わかりやすい解説で、中学生や高校生が理解できる記事を書いていきたいです。
もちろん、科学に興味を持った大学生以上の方も大歓迎です。 ただ、その道の専門を学んでいる方にとっては、簡単ゆえに物足りないかも知れません。

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私の腕時計は、電波時計機能付きのG-SHOCKです。普段は、右端のディスプレイに「G」のマークが表示され、標準電波を受信していることが分かるようになっています。
電波時計とは、標準電波というものを定期的に受信して、正確な時刻に修正する(時刻のズレを直す)機能を持った時計のことです。

しかし、先月の震災とそれに伴う原発事故の影響で、この電波時計の機能が止まっていました。もちろん、「G」マークも消灯していました。この約1ヶ月の間で、私の腕時計は10秒ほどずれてしまいました。

しかし、昨日の朝ふと文字盤を見ると・・・「G」マークがついてるではありませんか!
調べてみると、21日午後に、暫定的ではありますが標準電波の発信が再開されたそうです。

電波による時刻修正が約40日ぶりに復活、おおたかどや山標準電波送信所が暫定的に電波送信を再開 - GIGAZINE

標準電波って何さ? それにそもそも電波時計の仕組みってどうなってるの? なんで正確な時刻が求められるの? といった疑問を感じたらぜひ続きを読んでください。解説は以下から。
私たちが目にする一般的な時計は、クォーツ時計といわれているものです。
これは別名、水晶時計とも言われ、水晶に電圧をかけると特定の振動をする性質を利用して、秒を刻むしくみのものです。
しかし、特定の振動とは言え正確性はあまり高くなく、ばっちり正確な1秒を刻んでくれるわけではないのです。私たちが「時刻がずれている」というのは、この水晶の振動の誤差によるものなのです。この誤差は、1ヶ月で15~30秒ほどにもなります。

しかし、ばっちり正確な時刻を、秒単位で利用しなければいけない仕事はたくさんあります。身近なところでは、テレビ放送などでしょうか。
そのためには、クォーツ時計よりも正確に1秒を刻んでくれる時計が必要です。解説は次回に回しますが、セシウム原子時計などは、超がつくほど正確です。しかし、その分値段もハンパじゃありません。民間企業や、一般人がほいほいと入手できるものではないのです。

その原子時計の精度を、我々一般人にも与えてくれるのが、今回解説する電波時計なのです。

電波時計の大元をたどると、超正確な1秒を刻む、セシウム原子時計にいきつきます。
まず、セシウム原子時計から正確な時刻(秒)を得ます。その時刻情報を、長波と呼ばれる電波に乗せて、日本全国に送信します。この電波を、「標準電波」と言います。標準電波は、電波時計の内部に搭載されているアンテナで受信できます。最後に、受信した情報を元に、電波時計は自身の時刻を修正するのです。
そうすることによって、セシウム原子時計が導き出した超正確な時刻情報を、間接的ではありますが我々一般人も利用することができるようになりますよね! これは画期的なことです。
電波時計の値段はそんなに高くはないので、簡単に超正確な時計を入手できることになりますね。

この標準電波を全国に送信しているのが、標準電波送信所です。
東日本側に、おおたかどや山標準電波送信所、西日本側に、はがね山標準電波送信所があり、合計2つの電波送信所で日本のほぼ全域をカバーしています。

nict_servicearea.jpg
日本標準時のサービスエリア (C) NICT

このような標準電波送信所は、日本のみならず、世界のいくつかの国にも存在して、その周辺に正確な時刻情報を送信し続けています。「外国でも使えるマルチバンド電波時計」というものも市販されていますが、まさにそれが外国の標準電波も受信できる電波時計です。海外旅行に行くときに、いちいち時差を考慮して時刻合わせをする必要がなくなりますね。

今回の震災と原発事故によって、このうちの東日本側の送信所が停止していました。原発に近いところにあるので、管理人が常駐できなくなってしまったのです。
しかし、無人運転ができるように設備を追加したので、当分は無人運転で標準電波を送信してくれるそうです。(無人なので、トラブルが起こったら遠隔操作で停止するそうです。)
原発事故がある程度収束するまで、不安定な運転が続くかも知れません。

さて次回は、電波時計の大元、超正確な秒を刻むセシウム原子時計のしくみについて解説します。


NICT 独立行政法人 情報通信研究機構のホームページはこちら
その中の、日本標準時グループのページはこちら

標準電波送信所の詳しい取材記事がありました。読み応えあります。
そこが知りたい家電の新技術 なぜ電波時計は正確な時刻を刻み続けるのか?|家電Watch
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