ページの最終校正年月日 :

以下の文書は次の前半部の翻訳です。後半部は航海用以外の用途に関することです。

Compass - Wikipedia (コンパス、方位コンパス)

磁石 - Wikipedia によると、磁石は古代ギリシャですでに知られていますが、磁石を航海用のコンパスとして 使用した記録はヨーロッパより、中国の方が古いようです。 色々なことが疑問ですが、乾式コンパスはヨーロッパの発明のようです。

自然界に存在する磁石のことを英語では lodestone と呼びますが、天然磁石と訳してよいのか不明であったので、 本文中ではロードストーンとカナ表記しました。本文中では磁鉄鉱のロードストーンも登場しますが、 赤鉄鉱のロードストーンも登場するためです。(英和辞書でロードストーンを「磁鉄鉱」と訳してあるものがありますが、 これは間違いであることになります。)

この翻訳は、(経度の決定が可能となる以前の) 羅針盤による海洋ナビゲーションがいつ頃始まったのかを知ることを目的としたものです。 しかし、羅針盤 (or コンパス) による海洋ナビゲーションには マルテロイオの方法 があり、これを使用するためには次が必要となります。

羅針盤 (or コンパス) + 三角法の表 + 砂時計 + ポルトラノ (「羅針盤方位 + 距離」の書かれたもの)

これで始めて効率的な海洋ナビゲーションが可能となります。だから、羅針盤があっても、それだけでは効率的な海洋ナビゲーション が可能なわけではありません。風向き、島などの障害物によって、思った方向に進めないためです。

コンパス (方位コンパス)

コンパスとはナビゲーション装置で、 地球の表面に相対的に変動しない 基準枠 (in a frame of reference) に方位を表示する。 基準枠は 4 つの基本方位である 北、南、東、西を定義する。 中間の方位も定義される。 通常、 コンパス・ローズ と呼ばれる図式が描かれ、これにより (通常はイニシャルで) 方位が表示される。 コンパスを使用する時は、 コンパス・ローズを基準枠の中で実際の方位にそろえる。 従って、例えばコンパス・ローズの "N" の印は北の方向に向ける。 しばしば、コンパス・ローズあるいはその類似物に加え、 角度がコンパスに表示される。 北は角度 0 で時計方向に増大する。 従って、東は 90、南は 180、西は 270 となる。 これらの数値によりコンパスは方位角を表示し、 これが方位角の通常の表示方法である。

広く使用され、極端に異なる 2 種類のコンパスがある。 磁気コンパスは磁石を含み、地球の磁場と相互作用して、自身を磁極を向くようにそろえる。 ジャイロコンパス (時にはハイフンを入れたり、あるいは 1 つの単語として使用される) は高速回転するホイールからなり、 回転が地球の回転と力学的に相互作用して、 ホイールに首振り運動をさせ、摩擦によりエネルギーを失い、回転軸が地球の回転軸と 平行になる。

磁気コンパスは紀元前 2 世紀から 1 世紀の中国の漢の時代に発明された。 11 世紀までには航海に使用された。 コンパスは 150 年後の中世ヨーロッパに導入され、 ここで乾式コンパスが 1300 年頃発明された。 これは 20 世紀初頭に液体コンパスに取って代わられた。


乾式磁気ポケット・コンパス
  1. コンパスの型式
  2. 歴史
  3. その後の進展
コンパスの型式

広く使用され、極端に違う 2 種類のコンパスがある。 磁気コンパスは磁石を含み、地磁気と相互作用をして、磁極に向くように自分自身をそろえる。 この型式の単純なコンパスは磁極の方向が南北である基準枠で方向を表示する。 この方向は磁北、磁南と呼ばれる。 ジャイロコンパス (時にはハイフンを入れたり、あるいは 1 つの単語として使用される) は高速回転するホイールからなり、 回転が地球の回転と力学的に相互作用して、 ホイールに首振り運動をさせ、摩擦によりエネルギーを失い、回転軸が地球の回転軸と 平行になる。 従ってホイールの軸は地球の回転軸の方向を向き、回転の極方向が真の南北となる基準枠が使用される。 この方向はそれぞれ真北、真南と呼ばれる。

慣例的にはコンパスとは呼ばれないが、 真の基本方位を決定できる他の装置がある。 それらは、コンパスではないが「コンパスのように」あるいは「コンパスとして」動作すると言われる。 例えば GPS (全地球測位システム, Global Positioning System) 衛星受信機は 地上における現在位置を真の緯度、真の経度によって決定する。 受信機が移動すれば、歩く速度であっても位置の変化をとらえ、従って移動方向を決定でき、 これによって移動方向に相対的に基本方位を決定する。 幾つかの GPS 受信機には 乗り物 -- 通常は航空機 -- の構造に、距離を置いて設置された 2 種類のアンテナがある。 2 つのアンテナの正確な緯度、経度が同時に決定され、 これにより、移動方向ではなく、航空機の方位 (機首の方位) に相対的に基本方位が決定される。 移動方向は横風があれば違っているからである。 もっと古い実例に中国の 指南車があり、 これは方向だけの推測航法により、コンパスのように動作する。 これは手動で初期化する。恐らくは天体観測、例えば北極星を使用し、 それ以後、向きを変えるたびに、指示器を逆方向に回転させて、希望する方向、通常は南に向けるようにした。

訳注
ロンドン、 サイエンス・ミュージアムの指南車の推測モデル。磁石を使用せずに、ディファレンシャル・ギアを使用する。 指南車には恐らく複数の方式があったと思われています。 ( South-pointing chariot - Wikipedia からの抜粋)

地球の磁極は自転軸の極とは一致しないし、磁極は時間と共に変化するが、この時間は人間にとって極端に長すぎるわけではない。 重要な変動が数年以内にも起きる。(数百万年の間には真の極も大陸の移動により、位置がずれる。) 地表のどの場所にも磁北と真の北の間には角度があり、これは磁気偏角と呼ばれる。 磁気偏角は場所により違い、時間と共に変化する。 赤道に近ければ、磁気偏角は数度程度であるが、 北極や南極圏では磁気偏角はずっと大きくなる。 ある種の磁気コンパスでは磁気偏角を補正する仕組みを組み込んでおり、 コンパスは地軸に関して、真の北を表示する。 このようなコンパスでは、使用者はその場所の磁気偏角を知っていて、 これに応じてコンパスを調整する必要がある。

磁気コンパス

磁気コンパスには磁化した指示器 (通常「北」に印がある) があり、自由に動いて地球の磁場に自分自身をそろえる。 コンパスは磁気的に敏感な装置で、 惑星の磁気圏の磁北の方向を指示することが可能である。 コンパスの表面は北、南、東、西の基本方位が目立つようになっている。 コンパスは、しばしば独立した密閉装置として製造され、 磁化した棒ないしは針が軸の上を自由に回転したり、 液体の中で動いたりして、北と南の方向を指し示す。

コンパスは、旅、とりわけ海の旅の安全性と効率性を大いに改善した。 コンパスは進行方向を計るのに使用することができる。一方、緯度の計算には 六分儀が使用され、 経度の計算には 海洋クロノメーターが使用された。 従って、随分改善した航海性能が提供されたのである。 これが GPS のような現代的装置で置きかれられたのはごく最近のことである。

これ以外でもっと正確な装置が発明され、地磁気に依存せずに北を決定することができた。 この場合には、磁北ではなく真の北である。 ジャイロ・コンパスはアストロ・コンパスとも呼ばれ、 地磁気の乱れや、近くの電力回路や、近くの鉄の塊の影響を受けずに真の北を決定できる。 最近の進展に電子コンパス -- 磁気計や光ファイバ・ジャイロコンパス -- があり、 これは磁気の方向を検出するが、潜在的に誤りがちな可動部を持っていない。 磁気計は、携帯 GPS 受信機のオプションとしてよく登場する。 しかしながら、磁気コンパスはとりわけ遠隔地でいまだに人気がある。 これは比較的安く、耐久性があり、電力を必要としないからである。

訳注
Fibre optic gyrocompass によると、光ファイバ・ジャイロコンパスは 光ファイバジャイロスコープ を使用する。
どのようにして磁気コンパスは動作するか

コンパスは磁北の指示器として機能し、 これは心臓部の磁化された針が地球の磁場の磁力線に自分自身をそろえるためである。 磁場は針にトルクを与え、針の一つの極を地球の 磁北に向け、もう一つの極を磁南に向ける。 針は簡単に回転するように摩擦の少ない軸、良質なコンパスであれば宝石ベアリングに搭載されている。 コンパスを水平にすると、針が回転し、数秒後に振動が収まり、一つの端を磁北に向ける。

磁石あるいはコンパスの北極は、地球の磁北 -- 北カナダにある -- に引き寄せられる方の端として定義される。 異なる極が引き合うため (北が南に引かれるので)、 地球の磁北は、実際は地球磁場の南極である。 コンパスの針の北極は、常に何らかの方法で印が付いている: 固有な色であったり、夜光塗料であったり、矢じりの形をしている。

プロ用のコンパスでは、針の代わりに磁石の板が円板の下に接着されており、 これはコンパス・カードと呼ばれ、基本方位と角度が記されている。 より良質なコンパスは液体で満たされている; すなわち、針もしくは円板を含んでいる空間が液体で満たされている。 この目的は、針の振動を鎮めて、すぐに北の方向を向くようにさせることと、 針あるいは円板をショックから守るためである。

地図の方向は地理学的な北あるいは真の北を表示している。 地球の磁極は地理学的極に近いが同じではないので、コンパスは真の北を指していない。 コンパスが指す方向は磁北と呼ばれる。コンパスが置かれている場所により、 真の北と磁北の成す角 -- 磁気偏角と呼ばれる -- は随分と変化する。 その場所の磁気偏角は大抵の地図に書かれており、地図の向きを変えてコンパスが真の北を向くようにすることができる。

磁極の近くでは -- 北西カナダや南極では -- 地球の磁場の変動により磁気コンパスに大きなエラーが発生するので、コンパスは無益であり、 ナビゲーションのためにはこれ以外の装置が必要である。

歴史

最初のコンパスはロードストーン (lodestone, 天然磁石) で作られた。 古代の人はロードストーンをつるして、自由に回転させると、 いつも同じ方向 (磁極) を向くことに気が付いた。 後のコンパスは鉄の針をロードストーンでこすることにより磁化させて作った。

コンパス以前のナビゲーション

コンパスの登場以前には、海上における位置、目的地そして方向は 基本的には地上の目印によって決定され、天体の位置によって補足した。 曇りの日にはバイキングは 菫青石 複屈折結晶を使用して、 日の光の 偏光 (polarization) により、太陽の方位と高度を決定したかもしれない。 この情報があれば、彼らの天文学で進行方向を決定することは十分であった。 より南部のヨーロッパ人はこの技術には不慣れであり、 コンパスの発明により空が曇っていても進行方向を決定することが可能となった。 これにより陸から離れていても船乗りは安全に航海でき、 海上貿易と 大航海時代 (Age of Discovery) に貢献した。

訳注
バイキングは、伝説では曇りの日に「太陽の石」(sunstone) で太陽の方向を決定したといわれています。 あっちこっちで読みからかしたことから、 線形複屈折をする結晶があれば曇った日にも太陽の方向がわかるようです。 空が完全に雲で覆われていると太陽の向きがわかりませんが、 一部に青空が見えていれば太陽の向きがわかるそうです。 しかし、曇りの日よりも、日の出前、日の入り後の薄暮の頃にこれがもっとも効果的で、 薄暮の時間が随分長い高緯度地方では非常に効果的なようです。 しかし、実際にこれによってバイキングがコロンブス以前に アメリカに行ったときにこれを使用したかどうかに関しては 賛否両論のようです。
ニュース - 文化 - バイキングの“太陽の石”、正体解明か - ナショナルジオグラフィック 公式日本語サイト
に最近の話が載っています。
ジオマンシーと風水

磁力は元々は航海に使用されたのではなく、中国人による ジオマンシー と運勢判断に使用された。 最も初期の中国の磁気コンパスは 恐らく航海用にデザインされたのではなく、むしろ 風水 のジオマンシー的な原理に合わせて、環境や建物を配置して調和させるためのものであった。 これらの初期のコンパスは、ロードストーン -- 地球の磁場と自分自身をそろえる磁鉄鉱の特別な型式 -- で作られていた。

Krotser と Coe による メソアメリカ オルメカ の赤鉄鉱の人工物 -- 放射性炭素による年代測定では BC 1400 年 から BC 1000 年 -- に基づいて、 天文学者のジョン・カールソン (John Carlson) はオルメカで占いの方法の 1 つであるジオマンシーに BC 1000 年より前にロードストーンを使用したと仮説をたてた。 もし正しいことが立証できれば、風水のための中国の磁力使用よりは 千年も前のことになる。 Carlson はオルメカが天文学的あるいはジオマンシー的な目的のために方向の道具として、 類似の人工物を使用したことを憶測している、但し航海使用に関しては示唆していない。 人工物は赤鉄鉱 (ロードストーン) の磨かれた棒の一部で、 一方の端に溝 (恐らくは照準) が付いている。 人工物は今や、首尾一貫して北の 35.5° 西を指している、 しかし完全であったときには南北を指していた可能性がある。 Carlson の主張は他の研究者により反論されており、 その示唆する所では、人工物は実際は装飾品の一部で、意図してコンパスを作ったわけではないとしている。 幾つかの赤鉄鉱 (ロードストーン) の人工物がコロンブス以前のメキシコや グアテマラの遺跡で見つかっている。

航海コンパス

航海用のコンパスを発明したのは、一般に学問的には古代の中国人であるとされており、 古代の中国人はコンパスを最初は風水に使用し、9 世紀から 11 世紀のいずれかの前の時点で、 始めて航海用に使用した。 ヨーロッパ人とアラビア人は 宋時代 (960 年 - 1279 年) に海上交易からコンパスを知ることになった。 後に、コンパスは、モンゴル帝国の形成により、ヨーロッパ、インド、中東に登場した。 モンゴル帝国の形成により、帝国内においてはそれ以前の国境の障壁がなくなり、 人や知識の移動や輸送が可能となり、シルクロードにより中国からヨーロッパや中東に至ったのである。


中国

正確にコンパスがいつ発明されたかについては (学問的に) 合意されていない。 古代における証拠は、注目すべき中国の文献における言及である。 (訳注:原文では引用箇所には参照文献がわかるようになっていますが、繁雑なので省略しました。)

従って、方向発見器としての磁化したコンパスの使用は 1044 年以前のことであるが、 航海装置としてのコンパスの議論の余地がない証拠は 1119 年まで現れてはいない。

典型的な中国の航海コンパスは、 磁化した針をワンの水に浮かべたものである。 ニーダム によれば、 宋時代 とそれに続く 元時代 の中国人は乾式コンパスを確かに使用している、 しかしながらこの形式のコンパスは中国では湿式コンパスほど広く使用されなかった。 この証拠は陳元靚 (Chen Yuanjing) による 1325 年に出版された『事林廣記』 (Shilin guangji,「物事の森を通しての案内」の意) の中に見い出せる、 但し、この本が編集されたのは 1100 年から 1250 年までである。 中国で使用された乾式のコンパスは乾式の吊り下げ方式のコンパスである。 これは木製でカメの形をしており、上下さかさまにして板から吊るされ、蝋で密封された磁石がついており、 回転すれば、シッポの針が常に北に向く。 ヨーロッパの木の箱に入れたコンパス・カードと乾式のピボット・ニードル (軸針) は中国で採用されたが、 これは日本の海賊が 16 世紀に取り入れた後であり、 日本の海賊はヨーロッパ人からこれを学んだ。 このようなことがあっても、中国の吊り下げた乾式コンパスは 18 世紀に至るまで使用され続けた。 しかしながら、クロイツ (Kreutz) によれば、乾式の載せた針 (軸に載った木の亀に組み込んだもの) の 唯一つの中国の文献における言及が見られ、この時期は 1150 年から 1250 年までのことである。更に次のように主張している: 16 世紀に至るまで中国の船乗りが、浮かぶ針以外のものを使用したことのはっきりした証拠はない。

訳注
  1. 上の上向きの亀は「指南亀」と呼ぶようです。次に載っています。
    理科教育と科学技術史
    またスプーンの形のコンパスを「司南」と呼ぶことは、これで知りました。
  2. 個人的感想を述べれば、司南が歴史的に存在したにせよ方向指示器として考えるのには無理があり、 指南亀も携帯方向指示器と考えるのは無理があると思います。ポケットに入れて必要に応じて使用するのであれば 吊り下げる方がよい (指南亀の裏返し)。我々が現在使用しているコンパスはポケットから取り出すだけでよいのですが、 これを可能とするには、磁針を軸に保持しておく仕組みが必要です。しかし、これは当時としては、少し難しいようです。 指南亀はどうも香港の土産物のようです。
  3. 日本語の「羅針盤」はどうも日本で造語されたようです。 中国語では 指南针 - 维基百科とか、羅盤 と呼ぶようです。 江戸時代に伊能忠敬が使用した 杖先羅針 (わんか羅針 (わんからしん)、円周儀を参照) などは乾式コンパスで、 上の「日本の海賊」のことも考え合わせると、日本では当初からヨーロッパの乾式コンパスを使用し、これを 羅針盤と呼んだことがほぼ明らかで、用語も日本で造語された可能性が大きく、使用方法もヨーロッパの方法を 踏襲した。 (円周儀 を参照のこと。) 中国ではコンパスがずっと水に浮かぶ針 (指南) だったからこうなった。 乾式コンパスになると測量への応用があり得るが、中国ではこれが起きなかった。

48 個の位置を持つ海洋コンパスが航海に使用されたことの最初の記録は 元時代の外交官の 周達觀 (Zhou Daguan) による『真臘風土記』 (「カンボジアの風習」の意) と題した本にある。 彼は 1296 年の 温州から アンコール・トム への旅行を詳細に述べている。 船が温州から出向する時に、船乗りは "ding wei" の針の方向を取った。 これは 22.5° SW に等しい。 Baria に到着した後で船乗りは "Kun Shen needle"、あるいは 52.5° SW を取った。 鄭和の 航海図 -- 茅坤図 (Mao Kun 地図) としても知られる -- には 鄭和の旅行の大量の詳細な「針の記録」を含んでいる。

訳注
Mao Kun 地図の漢字表記は 郑和航海图 - 维基百科 によっています。『《郑和航海图》又称《茅坤图》(Mao Kun map)。』 としており、图は日本語では図と書くので、それにあわせました。なお郑和は鄭和の簡体字です。
茅坤図と呼ばれる理由も「郑和航海图 - 维基百科」に書いてあるのですが、 判読できなかったので、部分的に読める漢字から類推すると、
  1. ヨーロッパ人は鄭和航海図を直接目にしたのではなく、 武備志に記載されている鄭和航海図からその存在を知った。
  2. 武備志を著したのは茅元儀で、 茅元儀 (ぼう げんぎ) に記載されていることによると、茅元儀は 祖父の茅坤 (ぼうこん) が残した膨大な蔵書とそれを上回る資料を集め、 天啓元年(1621年)に『武備志』240巻を編纂・刊行する。(直接記載されていませんが、 鄭和航海図は茅坤の集めたものの一つと思われます)
兵学の巨匠・茅元儀およびその編集した『武備志』 では『武備志』の軍事面のことのみ取りざたしていますが、 一番最後の段落に ヨーロッパ人が武備志を知っていたことを記しています。 恐らくヨーロッパ人は、軍事のことよりも「鄭和航海図」の方を重要視したと思われます。 これは磁石の方位と距離の記録なのでポルトラノとして使用でき、 これがあれば、ヨーロッパ人は鄭和の移動した場所は自由に帆走できることとなり、はかり知れない価値がある。 (鄭和は砂時計を使用していないはずですから、距離が正確とは言えませんが、しかし随分有用なはずです。) 羅針盤で航海をした経験がなければその価値がわからない。

明時代の船乗りのコンパスの図

コンパスが最初に中国に出現した後の伝播に関しては 議論がある。 現在 クロイツ (Kreutz) によれば、学問的に合意されていることは 中国の発明は最初のヨーロッパにおける言及よりは 150 年早いことである。 しかしながら伝播に関しては疑問がある。 その理由は、アラビア人が東洋と西洋をつなぐ橋渡しに明らかに失敗しているからである。 ヨーロッパのコンパスの登場記録 (1190 年) は イスラム世界の記録 (1232 年, 1242 年、1282 年) よりも前だからである。 磁化された針とその船乗りの使用に関しての最初のヨーロッパの言及は アレクサンダー・ネッカム (Alexander Neckam) の「事物の本質について」(De naturis rerum) にあり、恐らくは 1190 年のパリで書かれている。 これに関しての他の証拠にアラビア語のコンパス (al-konbas) があり、 恐らくは古いイタリア語のコンパスから派生している。 アラビア世界での最初の言及は 1282 年頃に 1 人の Baylak al-Kibjaki によって書かれた 『商人の宝の本』 (The Book of the Merchants' Treasure) である。 著者は 40 年以上前の船旅でコンパスの使用を目撃しているので、学者の何人かは 最初の出現をそれに応じて、さかのぼらせる傾向がある。 これより少し前に地中海以外のイスラム世界に (コンパスの) 言及がある。 これは 1232 年のペルシャの物語の本で、鉄の魚のようなコンパスを言及している。


中世ヨーロッパ

1187 年にアレクサンダー・ネッカムは英国海峡における磁化コンパスの使用を言及している。 1269 年にマリクール (Maricourt) の ペトルス・ペレグリヌス (Petrus Peregrinus ) は良く知られた『磁気書簡』 (Epistola de magnete) の中で天文用の浮かぶコンパスと同様に 船乗りの乾式コンパスの使用を述べている。 地中海ではコンパスは最初はワンの水に浮く磁化した指示器として知られていたが、 これの導入は 推測航法の改善と 羅針儀海図 (ポルトラノ海図, portolan chart) の発展と 手を携えて、13 世紀後半の冬季における、より多くの航海につながることとなった。 古代における慣例から 10 月から 4 月に至る海の旅は縮小されていた。 これは部分的には地中海の冬には頼りとなる晴れた日がないことによっていた。 航海の増大は、次第に、しかしながら継続的な船舶の増加につながり、 1290 年頃の航海の季節は 1 月後半に始まり、12 月に終わることになった。 付け加えられた数ヶ月は経済的には相当に重要であった。 例えば、これによりベニスの船団は レバント に至る往復を年に 1 度ではなく 2 度することが可能となったのである。

訳注
  1. マリクールの グーグルマップ
  2. 推測航法には色々な段階があり、ここで述べている推測航法は マルテロイオの方法 と呼ばれるものの可能性が大きいです。 「マルテロイオの方法」はいつ頃から使用されているか不明ですが、 使用され始めた時は方法が秘密にされ、一部の人のみが使用したはずです。
  3. 上ではポルトラノ海図が支配的であったように書かれていますが、 ポルトラノの方が中心的な役割を果たしたようです。 ポルトラノ (港の本) は船乗りの手引書で、ここには港から港の羅針盤方位と距離が記され、 その他、色々な注意事項が記されたものです (基本的には言葉で説明したもの)。 ポルトラノからポルトラノ海図が構成されますが、ポルトラノには詳細な説明があり、 ポルトラノ海図はポルトラノの補助でしかなかったようです。

同時に地中海と北ヨーロッパの交通も増え、 地中海から英国海峡への直接の貿易航海の最初の証拠が 13 世紀終わりの数十年に 見受けられる。 この一因は ビスケー湾 の横断がより安全に、より易しくなったことが挙げられるかも知れない。 しかしながら、 クロイツ (Kreutz) のような批判家はコンパスによる操船を誰もが始めたのは 1410 年より後であると 思っている。


14 世紀の、軸で回転するコンパスの針
ペトルス・ペレグリヌスの『磁気書簡』から

航海用の船乗りのコンパス・ローズ

現在、クロイツ (Kreutz) によれば「新しい証拠が発見されなければ、中国のコンパスへの言及の方が、 ヨーロッパのものよりは、およそ 150 年早いことは明らかである。」 しかしながら、伝播に関しては問題がある。 その理由は、アラビア人が東洋と西洋をつなぐ橋渡しに明らかに失敗しているからである。 ヨーロッパのコンパスの登場記録 (1190 年) は イスラム世界の記録 (1232 年, 1242 年、1282 年) よりも前だからである。 これには反論となる証拠がある。 中国の航海コンパス (1117 年) とそれがヨーロッパに登場した時期 (1190 年) が時間的に近接していることと、 初期のコンパスがワンの水に浮く針であることが共通しているからである。


イスラム世界

イスラム世界における鉄の魚のようなコンパスのもっとも古い言及は 1232 年の ペルシャの物語の本の中にある。 この魚の形は、典型的な初期の中国のデザインによるものである。 ワンの水に浮く磁化した針の形式のコンパスがアラビアで最初に言及されたのは、 イエメン サルタン (君主) で天文学者であったアル・アシュラフ (Al-Ashraf) による 1282 年の本である。 彼はコンパスを天文用に使用した最初の人のようである。 著者は 40 年以上前の船旅でコンパスの使用を目撃しているので、学者の何人かは アラブ世界の最初の出現をそれに応じて、さかのぼらせる傾向がある。

訳注
アシュラフとは モハメド (ムハンマド) (Muhammad) の 娘である ファーティマ (Fatimah) の末裔であることを主張する人のこと。

1300 年に、エジプトの天文学者で、同時に ムアッジン (= モスクの光塔から礼拝の時間を大声で告げる人) であった Ibn Simʿūn によって書かれたアラビア語の専門書の中で、 乾式コンパスを、メッカの方向を知るための 「 キブラ 指示器」として述べている。 ペレグリヌス のコンパスと同様に、 Ibn Simʿūn のコンパスも、コンパス・カードを使用しなかった。 14 世紀にシリアの天文学者で時間守 (timekeeper) であった イブン・アル=シャーティル (1304 年 - 1375 年) は普遍日時計 (universal sundial) と磁気コンパスの両方を組み込んだ計時装置を発明した。 彼は、 サラー の祈りの時間を見つけるためにそれを発明した。 この時代に、アラビアのナビゲーター達は 32 点をもつコンパス・ローズを導入した。

訳注
原文の「キブラ指示器 (Qibla indicator)」にはリンクが張ってないのですが、 Qibla compass - Wikipedia によると、「キブラ指示器」は 「 キブラ・コンパス 」 とも呼ぶことがわかります。地球上の 2 点 A, B が与えられ、 A, B の緯度、経度がどちらも分かっている場合に、点 A から見た場合の点 B の方位角 (北が 0°, 東が 90°,..) を決定できます。 これは アル・ビールーニー (973 年 - 1048 年) の本に書かれていることで、 球面三角法 を適用する必要があるとのことです。
アル・ビールーニーは、世界で最初に非常に正確に地球の半径を決定した人で、 しかも 丸い地球の中の イスラム教の世界 に、ビールーニーは「マスウード宝典」の中で600箇所の座標を与えていることが書かれています。

点 A から見た場合の点 B の方位角 θ は、球面三角法を使用しなくても次のようにすれば すぐわかります。地球の中心を O, 北極を N とします。 θ は A, N を通る大円と A, B を通る大円の成す角度です。 ベクトル OA とベクトル ON の外積を u とし、ベクトル OA とベクトル OB の外積を v とすれば u と v の成す角度が θ に等しくなります。実際の計算には普通の三角法を使用すればよい。

インド

コンパスはインドでは航海用に使用し、 matsya yantra と呼ばれた。この理由は金属の魚をカップの油に浮かせたからである。


中世アフリカ

中国からのコンパスの伝搬がシルク・ロードから東アフリカに到達し、 ソマリア スワヒリ の都市国家王国から構成される 東アフリカの貿易センターに 出回ったことの証拠がある。 スワヒリの海洋商人や船乗りは、ある時点でコンパスを獲得し、 スワヒリ形式の ダウ船に使用したことの証拠がある。

その後の進展
乾式コンパス (dry compass)

乾式の船乗りのコンパスは 1300 年頃ヨーロッパで発明された。 乾式の船乗りのコンパスは 3 つの要素からなっている: ピンの上で自由に回転する針、これをガラスのカバーが付いた小さな箱に入れ、 それとコンパス・ローズから成っている。 これにより「コンパス・ローズあるいはコンパス・カードを、磁化した針に取り付け、 これを箱の中の軸に取り付け、箱を船の 竜骨と同じ方向になるように固定する。 船が方向を変えると、カードが回転し、船の進行方向を常に表示する」。 後にはコンパスは しばしばジンバルに搭載され、 縦揺れや横揺れによって針やカードが接地するのを低減した。

ガラスの箱に入れた回転する針はすでに、 1269 年のフランスの学者の ペトルス・ペレグリヌス の本や 1300 年のエジプトの学者の Ibn Simʿūn の本に書かれてはいるものの、 伝統的には イタリアの アマルフィ の舵手 (pilot) である フラビオ・ジョイア (Flavio Gioja, 1302 年頃活躍) が船乗りのコンパスを完成したとされている。 彼は、針の付いたコンパス・カードを宙づりにし、コンパスを馴染みの形にした。 そのような、回転するカードを取り付けた針のコンパスは 1380 年の ダンテの神曲の注釈で述べられている。 一方、それ以前の文献には箱に入れた携帯コンパスのことが言及されており、 乾式コンパスがこの時までにヨーロッパで知られていたことが分かる。

訳注
アマルフィ~アマルフィ海岸の町々//Piazza Italia// によるとアマルフィには「フラビオジョイアのブロンズ像が町の玄関口広場にある」とのことです。 フラビオ・ジョイアが実際に羅針盤を発明したか否かに関しては定かではないようですが、 いずれにせよ 1300 年頃に羅針盤 (コンパスカードと針が一体となったもの) が発明されているようです。

ジンバルで支えられた近世の
コンパス (1570)

ベアリングコンパス
(18 世紀)
ベアリング・コンパス (方位コンパス, bearing compass)

ベアリング・コンパスは磁気コンパスで、オブジェクトを方位コンパスの基線 (lubber line) に合わせることにより、 オブジェクトの方位 (bearing) を求めることを可能とするものである。 「測量技師のコンパス」(surveyor's compass) は特化したコンパスで、目印 (landmark) の方位を正確に測量し、地図作りの助けにするものである。 これらは 18 世紀初頭にすでに普通に使用され 1728 年のサイクロペディア (Cyclopaedia) に記載されている。 ベアリング・コンパスはどんどん大きさが小さく、そして重さが軽くなり、携帯性が増大し、 その結果一つの手で持ち運び、操作できるようなモデルになった。 1885 年にプリズムとレンズの付いた携帯コンパスに特許が与えられた。 これにより地理学的な目印の先頭部の正確な照準を捉えることが可能となり、 プリズム・コンパス (prismatic compass) の誕生となった。 もう一つの照準方法は反射鏡によるものである。 1902 に始めて特許が取られた Bézard コンパスはフィールド・コンパスで、鏡がその上に搭載されていた。 この配置によりコンパスをオブジェクトの方向に向けると同時に、その方位を鏡の中に見ることができた。

訳注
  1. 「測量技師のコンパス」のことを整理すると
    • 「測量技師のコンパス」は円周儀とも言い、 伊能忠敬も使用した(彎窠羅針 (わんからしん), 杖先羅針)。 円周儀 を参照のこと。 従って、測量技師のコンパスが地図作りに使用された場所に日本も含まれる。
    • なお、わんからしん (彎窠羅針) では「測量技師のコンパス」が ジンバルに搭載され、 ジンバルは更にヤコブ・スタッフに搭載されており、 これがあたかも伊能忠敬の発明であるかのように言っている人たちがいるようですが、 コンパスがジンバルに搭載されるのはヨーロッパでは普通にあったことのようですから、 わんからしん (彎窠羅針) は、ある時期のヨーロッパの測量装置のコピーと断言してよいです。
    • 上でジンバルに搭載したコンパスの絵がありますが、写真でないことに注意してください。 これはジンバルに搭載したコンパスがほとんど保存されていないことを意味してます。 ジンバルはヨーロッパにはありきたりなもので、保存するときにジンバルは邪魔になった可能性が高い。
    • 更に円周儀 (あるいは「わんか羅針」) が現代の携帯コンパスに進化したことに注意します。 円周儀 (あるいは「わんか羅針」) は消滅したのではなく進化したのです。 しかも、この進化は日本で起きたわけでなく、ヨーロッパで起きたことなのです。
  2. Cyclopaedia (サイクロペディア) は Encyclopedia (エンサイクロペディア、百科全書) の古い言い方ですが、 ここでは特別な百科全書を指している。ここで指しているものは 1728 年にロンドンで イーフレイム・チェンバーズ (Ephraim Chambers) によって出版されたもの。
  3. Encyclopediaによると、encyclopeida の 元々のギリシャ語は 2 語で enkyklios paideia で general education (一般教育) の意味。 enkyklios の意味は circle, general,...(円、一般,...) で paideia が education,..(教育,...) の意味としている。 ウェブスターでは更に enkyklios を in + circle としている。だから「in」の部分を省略したのがサイクロペディア。 元々のギリシャ語では 2 語であったものが 1 語となったのはラテン語の写本を作る際の間違いによる。

1928 年に、スウェーデンの失業中の機器製造者であった グンナー・ティランダー (Gunnar Tillander) は オリエンテーリング の熱心な参加者であり、新しい形式のベアリング・コンパスを発明した。 既存のフィールド・コンパスでは地図から方位を読み取るためには、 別の分度器が必要となり、これに不満を感じた ティランダー は両方の装置を一つの装置に組み込むことを決意した。 彼のデザインでは、金属製のコンパスのカプセルに磁針が含まれ、 オリエンティング・マークが底に付いており、 全体がベース板に取り付けられ、ここに基線 (lubber line) が描かれていた。 基線は後に「進行方向指示器」 (direction of travel indicator) と呼ばれた。 カプセルを回転して針とオリエンティング・マークが一致するようにすると、 コースの方位が基線から読み取ることができた。 それどころか、ベース板 (訳注:透明なようです) を地図のコースに合わせると -- 針を無視する -- コンパスは分度器としても使用できた。 ティランダーは彼のデザインをオリエンテーリングの仲間のシュルストルム (Kjellström) 兄弟 (ブヨン (Björn) と アンバー (Alvar)) に持ち込んだ。この 2 人は基本的なコンパスを売っていた。 3 人は ティランダー のデザインに修正を加えた。 1932 年の 12 月に シルバ (Silva) 社が設立され、 3 人は シルバ コンパスの製造と販売を始めた。 販売先はオリエンテーリングをする人や、 アウトドアスポーツをする人や、軍人であった。

訳注
  1. シルバ社に関しては シルバ・スウェーデン をご覧ください。
  2. SILVA 社 - NEXUS 社について にも SILVA 社の創業時の記載があります。名前のカナ表記はこれによっています。
液体コンパス (liquid compass)

液体コンパスのデザインでは、 磁化された針が液体に漬けられており、 縦や横に揺れすぎることから保護され、 これにより、摩耗を軽減して、可読性を改善した。 液体コンパスの初歩的な動作モデルは、 1690 年の 王立学会 (Royal Society) で エドモンド・ハレー (Sir Edmund Halley) により導入された。 初期の液体コンパスは、とても扱いにくく、重く、 損傷しやすかったが、主な利点は船上にあった。 箱に入れられて 通常は ジンバルに搭載され、 コンパス内の液体は効果的に衝撃や振動を弱め、 その一方で船の縦揺れや横揺れによるカードの過度な横揺れや接地を排除した。 液体式船乗りのコンパスで、限定的用途で実用的と思える最初のものは、 英国人の Francis Crow が得た特許である。 液体で緩衝した船乗りのコンパスは 1830 年から 1860 年まで、王立海軍の船やボートで 時折使用されたが、標準的な海軍省のコンパスは乾式搭載形式のままであった。 後年になって、 アメリカの物理学者で発明家であるエドワード・サミュエル・リッチ (Edward Samuel Ritchie) は 非常に改善した液体海洋コンパスの特許を取り、 変更されたものが米国海軍で一般用に採用され、 その後 王立海軍もこれを購入した。

訳注
エドワード・サミュエル・リッチ (Edward Samuel Ritchie) は セオドライトにも登場しています。

これらの進展にもかかわらず、 液体コンパスは 1908 年まで王立海軍に一般には導入されなかった。 クリーク (Creak) 大佐により開発された初期のバージョンは、 激しい砲撃や海上で動作可能であることが証明されたが、 ケルビン (Kelvin) 卿によるデザインと比較すると、航海で精度が落ちるように思われた。

液体コンパスの開発における海軍大佐クリークの第一歩は、 次のようなカードを開発することであった。 この「カードは浮きの上に搭載され、 2 本の薄くて比較的短い針を装着し、 極が科学的に正確な角度だけ離れ、 重心と浮力の中心と平衡の中心が互いに正しい関係にあるようにして,.... このようにしてデザインされたコンパスは海軍省の標準コンパスの欠陥を修正し..... 激しい砲撃と水路で相当に安定となる更なる利点.....」

1892 年にクリークが開発したコンパスの一つの欠陥は 「操船する目的に関してはケルビン卿のコンパスよりも劣っていた。 その理由は、 大きくコースを変更したときにカードが液体に引きずられて (反応が) 遅いことであった」

訳注
ケルビン卿は ウィリアム・トムソン (William Thomson, 1st Baron Kelvin) のことと思われます。英語版のウィリアム・トムソンの 記事には mariner's compass (船乗りのコンパス) の記載があり、リンクをたどると英語版の「コンパス」(このページの原文) に行きつきます。

しかしながら、 船と大砲のサイズがますます大きくなるにつれ、 液体コンパスがケルビンコンパスよりは有利であることが海軍省にも 不可避的に明らかとなった。 液体コンパスが他の国の海軍で広範囲に採用された後で 王立海軍も一般に採用した。


ボートのフラッシュ・マウント・コンパス
  
典型的な航空機搭載の磁気コンパス

液体コンパスは次に航空機にも適応した。 1909 年、英国海軍省のコンパス部門の管理者である F.O. Creagh-Osborne 大佐は 航空機用のコンパスを導入した。 これにはアルコールと蒸留水の混合物が使用され、コンパス・カードの緩衝材となった。 この発明の成功の後で、 Creagh-Osborne 大佐は、そのデザインを もっと小さなポケットモデルに適応させた。 ポケットモデルは個人用、砲兵将校用、あるいは歩兵用であり 1915 年に特許を得た。

1933 年に、プロの測量技師であるトゥオマス・ヴォホロネン (Tuomas Vohlonen) は 軽量なセルロイドのコンパス装置あるいはカプセルを、 液体で満たして封印するユニークな方法の特許を申請した。 この液体は、石油の蒸留物で、 針を緩衝し、 極端な動きから引き起こされる衝撃や摩耗から針を保護するためのものであった。 1936 年に腕に装着するモデル (Suunto Oy Model M-311) として導入され、 この新しいカプセルのデザインは今日の軽量フィールド・コンパスの直接の先駆と なったのである。

訳注
トゥオマス・ヴォホロネン (Tuomas Vohlonen) はフィンランドの発明家で スントの創始者