今夜は一緒に星空観察しましょう！

古代の人々がどのように星を観測したのか疑問に思ったことはありませんか?

航海や人類の発展にとって天文学が持つ重要な意義とは何でしょうか?

中国海事博物館がその答えを教えてくれます:

北斗や GPS などの今日の高度な測位システムの支援がなければ、古代の航海士は広大な海上でどのように自分の位置を決定したのでしょうか?時計が発明される前には、他にどのような計時器具が一般的に使用されていましたか?

これらの疑問はすべて、今夜の主役である「天体」と切り離せないものです。

空から緯度を判定する

▲ 英国製の真鍮製アストロラーベ

アストロラーベは星空観察用の古代の器具です。 1470 年、航海士たちはアストロラーベから星図を取り除き、陸地の緯度と海上の船の位置を測定するためのシンプルな航海機器に変えました。航海用アストロラーベは、円周に度数が刻まれた木製（または金属製）の円盤の中央に固定された回転可能な針で構成されています。

▲ 航海用アストロラーベの使用の概略図

使用時には、アストロラーベを垂直に吊り下げ、ゼロ度のマークが水平面と面一になるようにし、ポインターを移動して測定する天体を指すと、天体の高度が測定され、それによって船舶の緯度が得られます。しかし、船の甲板の凹凸により操作が難しく、誤差が大きくなってしまいます。

直角象限は、堅木で作られた直角の弧板で、弧は 90 度に分割されています。直角の側面の 1 つの下に天体を狙うための照準器が設けられています。直角の上部に線が結ばれ、その線の下に下げ振りが結ばれて度合いが示されます。直角の辺が観測対象物と一直線になったとき、垂線で示される角度が必要な高さとなります。直角四分儀は穏やかな海での使用にのみ適しています。

1530 年以降、西洋の航海士は一般的に十字型天文機器(ヤコブの棒、黄金の棒などとも呼ばれる) を使用しました。これは、目盛りの付いた長い直線棒に垂直に取り付けられた、両端に穴の開いた短い棒で構成されています。短い棒は長い棒の上で前後に動かすことができ、上部の穴と下部の穴を使ってそれぞれ地平線と天体を観察することができます。

1595年、イギリスのジョン・デイビスが逆天体高度観測装置を発明した。天体の高さと緯度は、鏡のシステムを通してスケールに影を投影することで得ることができ、天体の直接的な目視観測を必要とするアストロラーベ、クロスヘリオスタット、その他の機器の欠点を克服しました。

▲十字型天文計と英国製逆高度計

1730年にアメリカのT.ゴッドフリーとイギリスのジョン・ハドレーがそれぞれ八分儀を発明しました。目盛りの弧が円周の約 8 分の 1 (つまり 45°) で、角度測定範囲が 90° に達することから、八分儀と名付けられました。

▲ オクタントの構造、用途、原理の概略図

▲ オクタント

1757年、キャンベル船長は八分儀に基づいて測定範囲を120°まで拡大し、それを六分儀と名付けました。六分儀の測定角度は徐々に拡大され、円周の約5分の1に相当する144度になりましたが、六分儀の名前は変わっていません。

▲ 六分儀の使用法の模式図

A: 指示鏡 B: 水平鏡 C: 望遠鏡 D: 指示アーム E: ダイヤル

▲ 六分儀の原理の模式図

これを使用する際、観測者は六分儀を持ち、視野内に同時に現れる天体が地平線と一致するように指標鏡を回転させます。六分儀は軽量なので、揺れる船上での観測にも使えます。雨の日には使えないのが難点です。

▲ 六分儀

アストロラーベ、直角四分儀、十字天文計から逆天体高度計、さらに八分儀や六分儀まで、緯度を測定する航海計器は継続的に改良され、現在では緯度を正確に測定できるようになりました。 **しかし、経度を正確に決定するという問題は 17 世紀まで解決されませんでした。

1675年、イギリスのチャールズ2世は、さまざまな場所の経度を決定する目的でグリニッジに王立天文台を設立しました。 1714年、英国政府は正確かつ実用的な経度測定法の開発に2万ポンドの賞金を提供し、その応用を研究する経度委員会を設立しました。

経度を正確に決定するための鍵は、時間を正確に測定することです。

唐代の学者孔英達は『書経』の注釈の中で「文明」について次のように説明しています。「天地に広がるものを文化といい、四方に輝くものを光明という。」天と地の間の時間と空間の基準を発見できれば、人類は大きな前進を遂げることになるだろう。