経緯度観測機器

天文経緯度

日本の三角点の経緯度は東京の原点を基準にして三角測量で求められ測地経緯度とされていましたが、1892年(明治25)に日本経緯度原点が設定されるまでは天体観測による天文測量で要所々々の経緯度が決定されました。これを天文経緯度といいます。天文経緯度は三角測量に必要とする経緯度原点を設定するときに用いられましたが三角測量が本格的に開始されてからは地図作成のためよりも、むしろ鉛直線偏差の算出など測地学の分野で使用されました。

一方、海洋で航行中の船舶では陸地のように目標が得られませんから天体観測によって自船の位置を知ることは航法(ナビゲーション)上、必要不可欠なものでした。天体観測によって経緯度を測定する技術は航海の分野で開発が盛んに行われました。しかし日本では陸地を遠く離れた外洋での航行は10世紀はじめに廃止された遣唐使船やその後の倭寇(わこう)や朱印船がありましたが当時の航法は分かりません。江戸時代になって航法技術も西欧から伝来されました。

天文経緯度を測定するためには子午儀、子午環、天頂儀、天文経緯儀などの望遠鏡があります。普通の望遠鏡は広い天空のどこでも観測できますが子午儀と子午環は真北方向から天頂を通って真南方向の天空の子午線しか観測することができません。子午儀は天体の南中時刻に観測地点の経度を求められ経度既知であれば天体の赤経を求められます。回転軸は東西に配置し、駆動は南北方向のみで高度目盛も簡単なものです。子午環は天体の南中時刻を正確に測ると同時に天体の高度を測り基本星表のデータとするもので駆動は南北方向のみで高度目盛は大きなものがついています。南北の校正のため離れた位置に子午線標があります。天頂儀は恒星の天頂距離の差を測定し観測地点の緯度をタルコット方式で求める望遠鏡です。駆動は垂直面、水平面とも可能で水平目盛、高度目盛ともあります。望遠鏡は接眼部を180度回転させなければならないので水平軸の中心に置かれていません。天文経緯儀は測定地点の経緯度を能率的に求めるもので駆動は垂直面、水平面とも可能で水平目盛、高度目盛ともあります。

国立天文台の経緯度観測機器

国立天文台の子午環は1903年(明治36)のフランスのゴーチェ社(Ferdinand Paul Gautier)製で当時2万円(現価格4億円程度か)で購入され、1924年(大正13)東京天文台が麻布から三鷹に移ってのちに本格的に稼動したものですが1982年(昭和57)以降はつかわれていません。このゴーチェ子午環は、観測時に子午環の南北100メートル先に子午線標を設置する必要があり、もともと麻布の狭い敷地で使用することには無理がありました。

子午儀のほうは、ドイツのレプソルド社(A. Repsold & Sohne、Sohneのoにはウムラウト付き)で製作され、麻布の海軍観象台でつかわれていました。口径13.5センチメートルありレプソルド大子午儀と呼ばれていました。その後、東京天文台に移管され、さらに三鷹に移され第二次戦後しばらくまで使用されていましたが現在はつかわれていません。レプソルド大子午儀は天体の位置観測を行い、成果として日本ではじめての本格的な星表、「三鷹黄道帯星表」、「三鷹赤道帯星表」が出版されています。かつて麻布の天文台にはメルツ・レプソルド(Mertz-Repsold)子午環と呼ばれた口径14.3センチメートルの望遠鏡がありましたが1923年(大正12)の関東大震災の際に大破崩壊しました。三鷹で保管されているレプソルド大子午儀とはべつの望遠鏡で現在は跡形もありません。2011年(平成23)ゴーチェ子午環とレプソルド大子午儀は、ほかの機器、施設とともに国の重要文化財に指定されています。

天文経緯儀は国立天文台三鷹キャンパスと同水沢観測所でも所蔵されており説明板にはそれぞれ子午儀、子午環とありましたが誤りでのちに1875年頃の英国トロートン・シムス(Troughton & Simms)社の 天文経緯儀と判明しました。また大砲のような子午儀は1944〜1955年頃まで時刻決定に用いられていました。ドイツのカール・バンベルヒ(Carl Bamberg)社製で製造年代は不明ですが「No.7959 Carl Bamberg Fridenau Berlin」の刻印があります。[中桐正夫:国立天文台最古といわれた1875年製望遠鏡の物語 天文月報 Vol.101 No9 日本天文学会 2008.9 p535−542]

国立科学博物館にも天文経緯儀が収蔵されています。フランス、バルブレック社製(Balbreck aine Consteur a Paris)、9インチ天文経緯儀です。収納箱に墨で「第壹號 佛製九吋経緯儀 陸地測量部」と書かれています。この経緯儀とまったく同じものが京都大学にありますが横浜の商社 Fabre & Brandt を通して参謀本部測量課に入り、その後1890年(明治23)に文部省から第三高等中学校に寄贈されました。国立科学博物館所蔵のものはその片割れ(もう一台別の機器)と思われます。[永平幸雄、川合葉子:近代日本と物理実験機器 京都大学学術出版会 2001 p294−295]

京都大学花山天文台の経度観測機器

京都大学花山(かざん)天文台は1929年(昭和4)に現京都市山科区の丘陵に設置されました。当初から子午線館(現歴史館)があり正確な時刻を知るための観測が行われていました。機器は子午儀と天文用標準時計が残存、展示されています。子午儀は米ファウス社(Fauth & Co.)製で製造年代、仕様不明、時計はリーフラー振子時計でドイツ、ミュンヘンのリーフラー社(Clemens Riefler)の製で1913年(大正2)に購入され当初は本館地下に設置されました。リーフラー振子時計は1891年から1956年まで635台製造されましたが、この展示物は「No.259」の刻印があります。リーフラー振子時計は既に「時報」のところで説明したとおり、時計全体は下部の鉄の筒と上部のガラス容器で密閉されており振子の振動が空気抵抗によって減衰するのを防ぐため減圧して使用され信号は電気的に取り出します。日差100分の1秒まで保証されています。(国立天文台三鷹では最高日差50分の1秒と説明表示)

水路部の経緯度観測機器

海軍の水路部では海図作成のため古くから天文観測を行い経緯度を決定していました。また自船の位置を知るためにも天文観測は不可欠でした。そのため明治中期には陸軍にさきがけ東京に海軍観象台を設置し現在の国立天文台の基礎を固めました。現在は天文観測の役割は終わり人工衛星を利用した航法測地が主になっています。海上保安庁海洋情報部には多くの観測機器が保管されていますが、そのうち子午儀、天測計算器、天文経緯儀の展示をみることができました。

「子午儀」はドイツのアスカニア社製の口径90ミリメートルです。製造年は不明ですが1921年(大正10)頃と思われます。主に経度を精密に決定するため使用されました。子午線方向にのみ望遠鏡が回転する構造になっており特定の天体が南中する時刻から経度を求めたり赤経が既知の天体が子午線を通過する時刻を観測して経度を決定します。

「天測計算器」と呼ばれものは1941年(昭和16)測機舎製です。方位角高度角の観測値をセットして赤緯、時角(天体が日周運動で子午線を通過後に進行した角度)を読みとること、またその逆も可能です。数値を変換するだけでこの機器で観測するわけではありません。第二次大戦末期に潜水艦に配布されました。[朝尾紀幸:観測機器が伝える歴史 天測計算器 季刊「水路」第148号 日本水路協会 2009.1 p19]

「天文経緯儀」は1970年(昭和45)スイスのケルン社製です。測定地点の経緯度を能率的に求めるもので駆動は垂直面、水平面とも可能で水平目盛、高度目盛ともあります。


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