[S-GD02] 測地学・GGOS

[SGD02-15] NICT光原子時計の重力赤方偏移に起因する不確かさ軽減とその定量的評価に向けた測地観測　その１

*市川 隆一¹、蜂須 英和¹、井戸 哲也¹、平岡 喜文²、針間 栄一郎²、深谷 俊太朗²、中島 正寛² (1.情報通信研究機構、2.国土地理院)

キーワード：光周波数標準、水準測量、重力測量、重力赤方偏移、重力ポテンシャル

現在、国際原子時(TAI)はセシウム原子のマイクロ波遷移を基準とした1秒を元に決定されている。1990年代終盤以降の光周波数標準器(光原子時計)の開発は目覚ましく、2010年頃にはマイクロ波遷移基準の原子時計の精度を凌駕した。2022年現在、光原子時計の精度はセシウム原子時計のそれを2桁以上上回る。これを踏まえて、1秒の定義を光学遷移基準に移行する「秒の再定義」の議論が2015年頃から始まった。

情報通信研究機構(NICT)は、ストロンチウム光格子時計やインジウムイオン光周波数標準器等の開発を進めており、同光格子時計の値は既にTAI維持に寄与している。これら原子時計設置場所のcmレベルの標高変動は、10^-18台の原子時計の周波数変動をもたらす。そのため、これまで日本標準時の決定・維持・供給を担ってきたNICTとしては、「秒の再定義」の観点からは、光原子時計の設置場所の標高変動をもたらしうる外的擾乱の監視・定量的評価が必須と考える。そこで、NICTでは、国土地理院の協力を得て、昨年1月から4月にかけて、NICT小金井本部構内での水準測量と相対重力測定を実施した。この観測により、小金井のストロンチウム光格子時計について、重力赤方偏移由来の不確かさが従来の約1/3にまで軽減され、同光格子時計の全不確かさへの影響は10^-19台にとどまるに至った。

また、光原子時計への地下構造、特に地下水変動の影響評価のため、今年度にNICT小金井本部に相対重力計を導入したほか、東京都が地盤沈下監視のために設置した観測井戸の地下水位観測データとの比較を開始した。相対重力計の観測については、国土地理院や極地研究所の協力を得て、今後絶対重力計等との比較観測による校正を経て、次年度中には連続観測を開始する予定である。その他、NICT小金井本部構内のIGS点やGEONET電子基準点のGNSSデータ解析により、長期的な小金井での上下変動の影響、特に東北地方太平洋沖地震の余効変動の影響も調べる予定である。本発表では、これらの現況について紹介する。なお、本研究では、先に上げた機関のほか、東京大学田中准教授及び産業技術総合研究所名和博士の支援も頂いた。記して謝意とする。