第1章科学と宇宙――ひとめぐりScience and the Universe: A Brief Tour

In astronomy we deal with distances on a scale you may never have thought about before, with numbers larger than any you may have encountered. We adopt two approaches that make dealing with astronomical numbers a little bit easier. First, we use a system for writing large and small numbers called scientific notation (or sometimes powers-of-ten notation). This system is very appealing because it eliminates the many zeros that can seem overwhelming to the reader. In scientific notation, if you want to write a number such as 500,000,000, you express it as $5\times {10}^8$. The small raised number after the 10, called an exponent, keeps track of the number of places we had to move the decimal point to the left to convert 500,000,000 to 5. If you are encountering this system for the first time or would like a refresher, we suggest you look at Appendix C and Example 1 for more information. The second way we try to keep numbers simple is to use a consistent set of units—the metric International System of Units, or SI (from the French Système International d’Unités). The metric system is summarized in Appendix D (see Example 2).

天文学では、これまで考えたこともないような規模の距離や、出会ったこともないような大きな数を扱う。天文学的な数を少しでも扱いやすくするため、本書では二つの方法を採用する。第一に、大きな数や小さな数を書くために、科学的記数法、あるいは10の累乗を使う表記法と呼ばれる方法を使う。この方法は、読者を圧倒しかねない大量のゼロを省けるので、とても便利である。科学的記数法では、たとえば500,000,000という数を$5\times {10}^8$と表す。10の右上に小さく書かれた数は指数と呼ばれ、500,000,000を5に変えるために、小数点を左へ何桁移動させたかを表している。この表記に初めて出会う場合や、復習したい場合は、付録Cと例題1で詳しく確認してほしい。数を簡単に扱うための第二の方法は、一貫した単位の体系を使うことである。本書ではメートル法に基づく国際単位系、すなわちSIを使う。SIはフランス語のSystème International d’Unitésに由来する。メートル法は付録Dにまとめてある（例題2も参照）。

A common unit astronomers use to describe distances in the universe is a light-year, which is the distance light travels during one year. Because light always travels at the same speed, and because its speed turns out to be the fastest possible speed in the universe, it makes a good standard for keeping track of distances. You might be confused because a “light-year” seems to imply that we are measuring time, but this mix-up of time and distance is common in everyday life as well. For example, when your friend asks where the movie theater is located, you might say “about 20 minutes from downtown.”

天文学者が宇宙の距離を表すときによく使う単位が、光年である。これは、光が1年間に進む距離を意味する。光は常に同じ速さで進み、その速さが宇宙で可能な最大の速さでもあるため、距離を表すのに適した基準となる。「光年」という語から、時間を測っているように感じて戸惑うかもしれない。しかし、このように時間と距離を取り交ぜることは、日常生活でもよくある。たとえば、友人に映画館の場所を尋ねられたら、「街の中心から20分くらい」と答えることがあるだろう。

So, how many kilometers are there in a light-year? Light travels at the amazing pace of $3\times {10}^5$ kilometers per second (km/s), which makes a light-year $9.46\times {10}^{12}$ kilometers. You might think that such a large unit would reach the nearest star easily, but the stars are far more remote than our imaginations might lead us to believe. Even the nearest star (other than the Sun) is 4.25 light-years away—more than 40 trillion kilometers. Other stars visible to the unaided eye are hundreds to thousands of light-years away (Figure 1.4).

では、1光年は何キロメートルだろうか。光は毎秒$3\times {10}^5$キロメートル（km/s）という驚くべき速さで進むため、1光年は$9.46\times {10}^{12}$キロメートルとなる。これほど大きな単位なら、一番近い恒星まで簡単に届くと思うかもしれない。だが恒星は、私たちの想像以上にはるか遠くにある。太陽を除いて最も近い恒星でさえ、4.25光年、つまり40兆キロメートル以上も離れている。肉眼で見えるほかの恒星は、数百から数千光年のかなたにある（図1.4）。