3.10.5 超高精度な時計比較技術の標高差変動計測への応用

 遠隔地間の超高精度な時計比較技術が,標高差とその時間変化において1cm精度を有する新たな測地計測への応用として期待されている.異なる高さにある時計が設置位置での重力ポテンシャルの差によって異なる時を刻むという,アインシュタインの相対性理論に基づく効果を応用するものである.

 2点間の重力ポテンシャルには,標高差による静的な差と,地球物理的諸現象,特に,地球潮汐(ET)と海洋潮汐荷重(OTL)に伴う摂動による動的な差が生じる.標高差決定の全国規模での応用を見据え,最新のETとOTLのモデルと地球の構造(ラブ数)モデルを用いて重力ポテンシャル差の摂動を見積もった.理化学研究所(埼玉県和光市)を起点とすると,茨城県つくば市(距離約50km)でETとOTLの混合が4mm,富士山(約90km)でOTLが4mm,異なる海域に面する新潟県柏崎市(約200km)でOTLが1cm,鹿児島県阿久根市(約970km)ではOTLが4cm,の片振幅(相当する標高差)で摂動を持つ.つまり,時計比較の1cm精度での測地学的応用では,50kmの隔たりでもET・OTLの摂動補正が必要であり,柏崎との間ではOTLの摂動効果を検出可能ということになる.

 光格子時計の比較では1mmレベルの実現可能性も示唆されている.最新のET,OTLモデルを用いても,GPS連続観測網ではETに伴う上下変動が主要分潮で2mm超,超伝導重力計の連続観測ではマントル非弾性を取り入れたものでも0.05%,の観測との誤差が認められている.これらの観測に1mmレベルでの時計比較の連続観測を加えると,地球内部の構造・特性の理解進展につながる可能性も考えられる.