遠くの星との通信において

質問

SETI計画などについて調べている時に、ふと疑問に思ったことです。

何万光年？と離れている星に対して電波を出して通信をしようとしていますが、
そんなに離れていると電波って距離に対して2乗で減衰していくから、
目的地まで着く頃には、受信できないのではないか、と思っています。

この私の考えは間違っているのでしょうか？
また、間違っていないとするなら、何か工夫があるのでしょうか？
宜しくお願い致します。

回答No.5

nananotanu · ベストアンサー

>指向性を持たせてごく狭い範囲に収束させると減衰しにくい

そもそも、なんで距離の二乗に反比例、か理解されていますか？
ある角度(広がり)を持ってビームが発射されていると考えてください。円錐の断面積を考えれば分かりますが、頂点からの距離(断面までの高さ)の二乗に比例しますよね？同じエネルギーが二乗に比例する面積に広がるのだから、単位面積当たりは距離の二乗分の１に「薄められる」のです。

よって、完全に並行光線(電波)である円柱状のビームでない限り、減衰することになります。

お礼

回答ありがとうございます。

そういうことだったんですか!
単純に距離の2乗に反比例するんだ、というものだと思っていました。
なるほど、面積やエネルギーと考えるのですね。これは分かりやすいです。

ということは、星などが発している電波も（ほぼ？）並行光線であると考えると
減衰しない（または減衰しにくい）ということなんですね。

回答No.8

aatw

良く回答を読んで理解してくださいね。

今地球からある星系に向けて信号を発射したとします。
5光年の距離にある星系に届いて
返事が送信されたとします。
電波が来た方向に送信したとすれば
太陽系は銀河の中を公転しているので絶対座標が移動しています。
5年前に送信した場所から結果10年たって返事が来ても
送信した座標に太陽系は存在しません。
返事の電波は受けることはできません。

返事が放射状の電波なら座標が移動しても受信できる可能性はありますが電波が弱くなりすぎます。
とどかすためには指向性をつけた電波にする必要があり
相手の星の将来の位置に向けて送信する必要があります。
相手の知的生命体がそのことを理解していてくれればよいのですが。

お礼

回答ありがとうございます。

確かによく考えてみると座標って変化しているのでしたね。
そこは盲点でした。

＞相手の知的生命体がそのことを理解していてくれればよいのですが。
そのくらいのことは考えてくれる知能があることが重要なのでしょうね。

回答No.7

Tacosan

パラボラアンテナを使えば, (軸に) 平行な電波を 1点 (焦点) に集めることができます.

逆にいうと, パラボラアンテナを使えば「焦点から発した電波を軸に平行に飛ばすことができる」ということです.

人工衛星や惑星探査機と通信するときにパラボラアンテナを使いますよね. それは, このように「電波をあまり減衰させることなく特定の方向に届けることができる」からです.

お礼

回答ありがとうございます。

へー、アンテナっていうと受信側のイメージしかなかったのですが、
送信側としての意味もあったのですね。
勉強になりました。

回答No.6

nananotanu

>ということは、星などが発している電波も（ほぼ？）並行光線であると考えると
違います。
星が発している光は、並行ではなく、四方八方に放射状に出ています。地球に届いている分は、そのごく一部を切り出しているので、並行に「見える」だけです。

考えてみてください。
一番近い恒星である太陽ですら、1.5億kmの距離があります。あなたの瞳はせいぜい直径６～７mmです。
底面の直径が7mm、高さが1.5億kmの円錐を考えたとき、あなたはそれが「とんがった」円錐に見えますか？(並行光線である)円柱に見えてしまうのではないですか？

そういうことです(^^)/

お礼

回答ありがとうございます。

すいません。盛大に勘違いしていたようです。
星が発している光は放射状に決まってましたね。。。
お騒がせしました。

回答No.4

mazeran

>距離に対して2乗で減衰していくから・・・
ってことは、絶対に「０」にはなりませんよね。
電磁波は理論上「宇宙の果て」までも届きます。（果てがあれば・・・）

受信技術が重要になるのではと思います。
多くの自然界からのノイズなのか、意味のある信号なのかを識別する技術と、大変に弱い信号を増幅する技術や、解読する技術など。

何年か前、ボイジャーが太陽系の端にいた頃のＴＶ番組で、『ボイジャーから届く電波の強さは、１Ｗ（ワット）の１００億分の一の１００億分の一、さらにそれの１０億分の一にまで減衰している。』と言う解説をしていました。
信号はデジタルなので、割合に認識し易いのでしょうかね。

電磁波の一種の光が、１３０数億光年先の光が届いていて認識できているので、電波も認識できるのでしょう。
もっとも出発時点でのエネルギーに違いはありますが、やはり「０」にはなりませんから、識別は不可能ではないと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

「0」にはなりませんが、限りなく「0」に近くなると考え、
それでも情報のやり取りができるものなのか、というのが最初の疑問でした。

でも、技術的には認識することができるようなので、
光が届くのだから、電波も届いている。だから認識できるはずだ！というのが一番分かりやすいですね。

回答No.3

lmint

合ってますよ、当然届きません
たとえば自転車のライトではアメリカから見えません
電波を出す器具の大きさと出力によります
届かせたい星までの距離に応じて器具を大きくして出力を高めます

お礼

回答ありがとうございます。

なるほど、単純に出力をアップすることで対応しているのですね。

回答No.2

Mokuzo100nenn

距離の2乗に反比例するっちゅうことは、距離が長くなればなるほど減衰度が減少してゆくということですよ。

距離が１万倍も離れても１億分の１に減衰するだけです。
だから、何万光年も離れた星が見えるんです（光＝電磁波）。

お礼

回答ありがとうございます。

1億分の1って結構小さい数字のように思えるのですが、
現在の人類の電波受信技術を考えると、何とかなるレベルなのでしょうか。

確かに、星が見えるということは、そこから発せられた電磁波が届いている、ということになりますね；；
これは盲点でした。

回答No.1

Tacosan

全方位に送るなら「距離に対して2乗で減衰」するけど, 「この辺に送る」と決めていればそれほどは減衰しないんじゃない?

お礼

回答ありがとうございます。

あまり知識がなくて、イマイチ分かっていないのですが、
指向性を持たせてごく狭い範囲に収束させると減衰しにくい、ということでしょうか・・・？