測地学

測地学の発展

測地観測は測地学（Geodesy）という地球物理学の研究分野として行われますが実用技術としての地図測量も含まれます。測地学は地球の形状、大きさなどを学術的に求めることをいいます。しかし厳密な定義ではありません。江戸時代に伊能忠敬が緯度１度の距離を測定し地球の大きさを知ろうとしたのも測地学の分野になります。日本での本格的な測地学は明治中期からはじまりましたが当初は天文観測による経緯度の測定、三角測量で用いる正確な基線長の測定、潮位の測定などがありました。これらは主として目に見える対象物の測定でした。ついで地球の磁気（地磁気）や重力など目に見えない物理量をも測定することによって、より正確に地球の状態を調べるようになってきました。さらに地震や火山の状態などを観察することによって地球内部の状態や動きも分かってきました。

これらの測地学は物理学や天文学とともに発展し、その基礎は山川健次郎（やまかわ・けんじろう　１８５４～１９３１）、長岡半太郎（ながおか・はんたろう　１８６５～１９５０）、田中館愛橘（たなかだて・あいきつ　１８５６～１９５２）、木村榮（きむら・ひさし　１８７０～１９４３）、寺田寅彦（てらだ・とらひこ　１８７８～１９３５）などによって築かれました。長岡や田中館は山川に、また木村や寺田は長岡、田中館の教えを受けています。

測地学者であった長岡半太郎、寺田寅彦、田中館愛橘の切手があります。この３人は測地学を越えて物理学者としての活躍があり切手のデザインも工夫されています。長岡半太郎の切手は没後５０年として２０００年（平成１２）に発行、原子モデルが描かれています。寺田寅彦の切手は１９５２年（昭和２７）年に発行されています。Ｘ線による結晶解析の研究など物理学者としても、また随筆家としても有名です。田中館愛橘の切手も没後５０年として２００２年（平成１４）に発行、ローマ字論者でタイプライターが描かれています。

測地観測は近年は航法測地といわれＧＰＳ（ＧＮＳＳ）などの人工衛星を利用した宇宙からの観測が手段として主流になってきています。地球物理学の研究分野も月や惑星にまで広がり地球惑星科学といわれ地球の生成過程まで遡る研究がされています。全地球観測システム（ＧＧＯＳ、Global Geodetic Observing System）といわれる国際協同事業では宇宙測地技術を主とした地球規模の測地観測をひとつのシステムとみなし、地球の精密な形状とその変化の観測を通じて、地球科学へ貢献しています。

山川健次郎

山川健次郎（やまかわ・けんじろう　１８５４～１９３１）は会津藩出身でしたが藩が会津戦争で敗れ、越後に逃れた後、米国エール大学で物理学を学びました。１８７６年（明治９）、東京開成学校（のち東京大学に改編）に奉職、１９０１年（明治３４）には東京帝国大学総長に就任し、その後京都帝国大学総長も兼任、さらに九州帝国大学初代総長に就任しました。山川は近代日本における物理学の祖といわれ、多くの測地学者も育成しました。また秩父宮と旧会津藩主松平容保（まつだいら・かたもり）の孫、松平節子（妃殿下としては勢津子）との婚約のために尽力し、かつては朝敵とされた旧会津藩士族の復権につながりました。

東京大学本部安田講堂の裏には山川の胸像が見られます。墓所は東京青山霊園の１種ロ１８－５にあり山川家の墓として葬られています。山川の兄、山川造（やまかわ・ひろし　１８４５～１９９８、会津藩士、維新後、陸軍で活躍）の墓も同墓所にあります。

長岡半太郎

長岡半太郎（ながおか・はんたろう　１８６５～１９５０）は長崎県大村市の出身の物理学者です。東京帝国大学教授として寺田寅彦をはじめ多くの弟子を指導し、初代大阪帝国大学総長に就任しました。吹田市の大阪大学本部事務機構棟前には長岡の胸像が設置されています。長岡は原子モデルの提唱で有名ですが、地球物理学の研究にも携わり地磁気の測量なども行っています。１９３７年（昭和１２）に第一回文化勲章を受章しました。長岡の墓所は東京青山霊園の１種イ１２－１にあり父、長岡治三郎の傍に長岡家墓として葬られています。

田中館愛橘

田中館愛橘（たなかだて・あいきつ　１８５６～１９５２）は陸奥国福岡村（現岩手県二戸市）出身の物理学者です。１８７０年（明治３）、盛岡に出て藩校で和漢学を学び、１８７２年（明治５）に上京し慶応義塾英語学校、東京開成学校などをへて１８７８年（明治１１）、東京開成学校が改編された東京大学理学部に入学、菊池大麓（きくち・だいろく　１８５５～１９１７）、メンデンホール（Thomas Corwin Mendenhall １８４１～１９２４）、ユーイング（James Alfred Ewing １８５５～１９３５）、ノット（Cargill Gilston Knott １８５６～１９２２）などに師事し、在学中から各地の重力測定、地磁気測定にも従事しました。卒業後、同大学準助教授に就任、１８８８年（明治２１）から私費でヨーロッパへ留学しグラスゴー大学ではトムソン(William Thomson　１８２４－１９０７、通称ケルビンKelvin)に師事しました。１８９１年（明治２４）に帰国後、帝国大学理科大学教授となり同年の濃尾地震を機に震災予防調査会を設立しました。重力、地磁気のほか度量衡や航空についての研究も行い１９１７年（大正６）に退官し１９４４年（昭和１９）には文化勲章を受章しました。

田中館は歌人としても素養があり測量、測地に関する歌も詠んでいます。１８８７年（明治２０）の子午線観測では重なる雲の間から星を一つ見つけて「星一つ　見つけし夜半の　よろこびは　月にもまさる　春のおぼろよ」、１８９３年（明治２６）には富士裾野での磁気観測時に「宮人の　玉のしとねも　うらやまじ　富士の裾野の　そらまくの夢」（そらまく＝テント）、１９０２年（明治３５）の測地学委員会による相模野基線の測量を寺尾寿（てらお・ひさし　１８５５～１９２３）とともに視察の際には「雪ふりて　火鉢の端に　しゃがみのの　中にこれはハァ　何を計るだべぇす」（しゃがみの＝相模野、べぇす＝ベース、基線）、１９１１年（明治４０）には「フーリエも　ぺん投げつらん　妙義山　力餅お陰で　足も軽井沢」（フーリエ＝フランスの物理学者）、１９１７年（大正６）には「へた技師が　送る電気の　ともし火の　くらみにたたく　タイプライター」などがあります。［田中館愛橘会：田中館愛橘博士歌集　１９９７　ｐ２４、２９、３５、３９、４５］

田中館はローマ字論者としても有名です。２００２年（平成１４）に発行され田中館の切手画面にはローマ字なら容易に打てるタイプライターがあり、名前のローマ字表記は田中館が日本式ローマ字の普及に努めたことからヘボン式（AIKITSU）ではなく日本式（AIKITU）になっています。

岩手県二戸市石切所字荷渡のシビックセンターには田中館愛橘記念科学館があり遺品や磁気儀などが展示されています。また同市福岡字五日町の呑香（とんこう）稲荷神社境内には田中館のローマ字による歌碑が、近傍の祖霊社に墓所があります。横長の墓石にはローマ字で”TANAKADATE　AIKITU　１８５６－１９５２”と刻まれています。

中村彝（なかむら・つね　１８８７～１９２４、洋画家）による油彩画「田中館博士の肖像」は１９１６年（大正５）の作品です。この絵画は田中館の帝国大学在職２５周年の記念として長岡半太郎、寺田寅彦、本多光太郎などの門下生によって中村に制作を依頼したものです。背後には書棚を配置して知性を、手には計算尺をもたせて職業を象徴しています。田中館に贈呈されたときには、文展（文部省美術展覧会、日展の前身）出品、特選受賞されていました。２０２３年（令和５）、東京国立近代美術館で展示がありました。

木村榮

木村榮（きむら・ひさし　１８７０～１９４３）は４２年間にわたって地球回転運動の乱れのひとつである極運動の研究を行い学術的基礎を築きました。ｚ項の発見は日本人による天文学への初めての画期的な貢献として世界の注目を浴びました。奥州市水沢にある国立天文台水沢観測所には１８９９年（明治３２）に臨時緯度観測所の庁舎として建築された建物が初代緯度観測所長の木村の業績を記念して「木村記念館」として木村の遺品とともに観測機器などが展示されています。当時の所長室には木村の書で「戒模擬勗創造　千山」（模擬を戒め創造につとむ）とありました。千山は木村の号です。日本の学会は明治中期まではお雇い外国人や留学生を通じて西洋の科学技術を受容する時代でしたが木村の活躍以降、独創的な研究がはじまります。

ｚ項の説明です。地球は自転していますが太陽や月の引力を受けるためコマのように周期的な首振り運動をしています。地球と太陽、月の位置関係によって大きな首振り運動（これを歳差または才差といいます）に小刻みな運動（これを章動といいます）が加わり複雑な運動になりますが天文学の計算で表すことができます。位置が正確にわかっている星が子午線を通過するときその高度角を測定するとその地点の緯度がわかりますが計算値とは僅かにずれています。最大０．３秒で１４キロメートル先の１円玉を見る角度と同じ程度です。これを緯度変化といいますが地球の自転軸に対して地球自身がふらつくからです。地球上から見ると天の北極点が円に近い極運動と呼ばれる反時計回りの運動をしています。

極運動が存在する可能性は１７６５年にオイラー（Leonhard Euler　１７０７～１７８３、スイスの数学者・天文学者）によって初めて論理的に示されていましたが、極運動を国際的に観測するため１８９９年（明治３２）に北緯３９度８分線上で水沢を含む世界６ヶ所の観測所が選ばれました。観測がはじまって間もなくドイツの中央局のアルブレヒト（Carl Theodor Albrecht １８４３～１９１５）から水沢の観測値と計算値の差が極めて大きく観測ミスではないかと指摘され木村は窮地に立ちましたがが緯度変化と極運動の関係式には正体不明のなにかがはいっているとしてｚ項を入れた関係式を提唱しこれが認められました。ｚ項の正体が判明したのは１９７０年（昭和４５）になってからで地球の深部にある固体と流体がわずかに異なった動きをする現象がその正体でした。

木村は石川県泉野村（現金沢市）で誕生しました。石川県庁のすぐ南、金沢市立ふるさと偉人館の表庭には胸像があり、内部には水沢の緯度観測所で使用したアスカニア製天頂儀の複製などの展示があります。この写真は同事務所の許可を得て撮影したものです。遺品など個々の展示物の撮影はできません。木村の墓は東京府中市の多磨霊園２３区１種２２側７番にあり、正面墓石には「木村家の墓」とあり、そばの墓誌には「理宙院殿釋旻榮大居士」の戒名が刻されています。

１９４９年（昭和２４）に緯度観測所創立五十年記念として記念切手が発行されましたがタルコット法による緯度観測につかわれる浮遊天頂儀が描かれています。また１９５２年（昭和２７）には木村栄の肖像が文化人切手として発行、木村は１９３７年（昭和１２）に第一回文化勲章を受章しました。さらに２０１０年（平成２２）には日本学士院賞１００年記念として木村の恩賜賞受賞の場面と賞記を描いた切手が発行されました。

新城新蔵

新城新蔵（しんじょう・しんぞう　１８７３～１９３８）は福島県会津若松出身、１８９５年（明治２８）に帝国大学理科大学物理学科卒業後、１９０４年（明治３７）頃まで震災予防調査会と後続の測地学委員会の事業として長岡半太郎、田中館愛橘、大谷亮吉らとともに日本各地の重力および地磁気測定に従事しました。のちに、この研究は松山基範に継承されました。新城は太陽系を含むすべての恒星の形成を説明できる理論「宇宙進化論」を唱えたことでも知られています。１９１８年、京都帝国大学に宇宙物理学教室を新設し理学部長をへて、１９２９（昭和４）年京都帝国大学第８代総長に就任し、１９３８年（昭和１３）中国南京にて死去しました。京都市左京区の京都大学本部の時計台東に銅像があります。京都大学での最も古い重力測定は１８９９年（明治３２）で長岡半太郎、新城新蔵、大谷亮吉によってレプソルド（Repsold）振子による絶対測定が行なわれています。位置は物理学教室大聴講室の隣で現在の本部時計台の西にあたります。墓所は上京区相国寺境内の大光明寺本堂北の墓地にあります。［東中秀雄　京都大学における重力基点　九十九地学　第２号　京都大学教養部地学教室　１９６７（中川一郎：京都大学における重力基準点について　京都大学理学部　に再録　ｐ４３）］

寺田寅彦

寺田寅彦（てらだ・とらひこ　１８７８～１９３５）は高知県氏族の子として１８７８年（明治１１）東京市で誕生、１８８１年（明治１４）高知市に転居、その後熊本の第五高等学校をへて、１８９９年（明治３２）に東京帝国大学理科大学に入学し、田中館愛橘、長岡半太郎の教えを受けます。潮汐の副振動の観測など地球物理学の研究をしましたが、１９１３年（大正２）には「Ｘ線の結晶透過」（ラウエ斑点、単結晶にＸ線を照射し、回折像を撮影したとき、写真にみられる黒い斑点）についての発表を行い、１９１７年（大正６）、帝国学士院恩賜賞を受賞しました。測地学の分野では、みずからフィールドでの観測でも活躍しました。門下の物理学者には中谷宇吉郎（なかや・うきちろう １９００～１９６２）、坪井忠二（つぼい・ちゅうじ １９０２～１９８２）などがいます。

寺田は文学にも造詣が深く、吉村冬彦などの筆名で自然科学的な随筆を多く残しています。測量・測地を描いた随筆としては、１９３８年（昭和１３）の作品「天災と国防」（岩波新書）などがあります。夏目漱石との親交もありました。寺田のことばとして「天災は忘れた頃にやって来る」が、よく知られていますが、寺田の著作の中にはそのようなことばは見当たりません。中谷宇吉郎などによれば寺田は生前このようなことばをよく口にしていたとのことです。高知市小津町４、高知城のすぐ北には寺田寅彦記念館があります。寺田が幼少のときに過ごした住宅で、戦災で消失しましたが復元されています。寺田の勉強部屋であった別棟は元のままです。

測地学委員会

１８８９年（明治２２）、日本は万国測地学協会に加盟しました。地球の緯度変化を詳しく調べることが同協会で決まり観測所の設立のため１８９８年（明治３１）文部省内に測地学委員会が設けられました。初代の委員長は東京天文台初代台長の寺尾寿（てらお・ひさし　１８５５～１９２３）です。寺尾は福岡県出身の天文学者でパリ天文台で天文学を研究し１８８２年（明治１５）、金星の太陽面通過現象（「金星太陽面通過観測」で説明）のあった際、カリブ海にあるフランス領マルティニーク島での観測に参加しました。帰国後、文部省准奏任御用掛となり仙台での経緯度測定に従事しています。（「内務省、経緯度の測量」で説明）１８８３年（明治１６）には東京物理学校の初代校長に就任し翌年、東京大学理学部星学科教授に就任、１８８８年（明治２１）、東京大学附属東京天文台（現、国立天文台の前身）の初代台長に就任しています。また１８８９年（明治２２）パリで開かれた万国測地学協会の総会に委員として出席し、この際、日本にメートル原器を持ち帰っています。

測地学委員会は緯度観測のほか重力測定、測地用基線尺の比較、鉛直線偏差測定の事業を行いました。初期の成果では木村栄によるｚ項の発見、長岡半太郎（１８６５～１９５０）、田中館愛橘などによる重力測定、中野徳郎（なかの・とくろう　１８７４～１９３２、海軍水路部技師）による経度観測（原点経度の変更）などが注目されます。戦後、測地学委員会の後継として１９４９年（昭和２４）、測地学審議会が発足しています。

欧州主導の万国測地学協会は第一次世界大戦の終結後、１９１９年（大正８）に米国主導の「万国測地学及び地球物理学連合」（International Geodetic and Geophysical Union、ＩＧＧＵ）が発足し自然消滅になったものと思われます。さらに１９３０年（昭和５）には英文名称の変更（International Union of Geodesy and Geophysics、ＩＵＧＧ)にともない「国際測地学及び地球物理学連合」とよばれ現在まで存続しています。日本では日本学術会議地球惑星科学委員会が対応しています。総会は４年ごとにあり日本では２００３年、札幌市で開催されました。