船乗りのアストロラーベ

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船乗りのアストロラーベは海洋アストロラーベ (sea astrolabe) とも呼ばれ、海上で船の緯度を決定するために使用された傾斜計 (inclinometer) であり、このために太陽の正午の高度を測定したり (赤緯)、あるいは赤緯が既知の星の子午線高度を測定した。船乗りのアストロラーベは、本当のアストロラーベではなく、垂直の角度を測定するためのアリダードが付属した目盛り付き円周であった。荒れた海上 [且つ/あるいは] 強風下のボートの上で使用できるようにデザインされていたが、アストロラーベはこれらを処理するには不十分であった。これは大航海時代における役割で顕著であり、この時代のポルトガルとスペインの船乗りによる使用は大成功であった。 16 世紀にはこの機器はリング (ring, 環) とも呼ばれた。

船乗りのアストロラーベが最初に登場した日付に関しては諸説ある。最初の日付は 1295 年で、マヨルカ王国の天文学者のラモン・リュイが提供している。後の日付は 15 世紀後半を中心にし、サミュエル・パーチャスは、船乗りのマルティン・ベハイムが海上ナビゲーションに適応させたと主張したが、マルティン・ベハイムは船乗りで、歴史家によっては信頼できる情報源と見なされていない。いずれにせよ、この機器は 15 世紀末までは確かに知られていた。それにもかかわらず、船乗りのアストロラーベの創造と完成はポルトガル人の海上探検 ( Portuguese discoveries) の初期のポルトガル人のナビゲーターによっている。船乗りのアストロラーベの作り方と使用法の最初の既知の説明は、 1551 年に出版されたマルティン・コルテス・デ・アルバカール ( Martín Cortés de Albacar) の Arte de Navegar (帆走の技術) から得られる。もっとも基礎的な原理はエジプトのピラミッド建設に使用された水平器 (archipendulum) のものと同じである。

船乗りのアストロラーベが平面アストロラーベ (planispheric astrolabe) から直接由来したことの強力な証拠がある、というのは、最も初期の実例には、それ以前の幾つかの部品がないのにもかかわらず、その印を残しているからである (例えば umbra recta (水平影) と umbra versa (垂直影))。

訳注

umbra versa は棒を水平にした時の影の長さ、umbra recta は棒を垂直にした時の長さで、棒の長さを 1 とすれば、それぞれ tan(α), cot(α) のことです。umbra versa (ウンブラ・バーサ), umbra recta (ウンブラ・レクタ) は tan, cot の古い言い方です。

船乗りのアストロラーベは、ナビゲーターの機器としてクロス・スタッフあるいは四分儀のような機器の代わりなったか、あるいは補足をしたことであろう。船乗りのアストロラーベは 17 世紀中頃、あるいは遅くても 17 世紀末まで使用された。これは、デイビスの四分儀のように、もっと正確で容易に使用できる機器で交代された。 18 世紀末までに船乗りは六分儀の使用を始め、次に LORANC, Sat Nav / Transit の使用を始め、次に 1980 年代には全地球測位システム (GPS) の使用を開始した。

重い真鍮で建造され、海洋環境で寿命が長いが、船乗りのアストロラーベは今日ではとても珍しい。 2017 年には 108 台の存在が知られていた。最大のコレクションはポルトガルの博物館に残っている。米国テキサス州の「科学と歴史のコーパス・クリスティー博物館」 (Corpus Christi Museum of Science and History) には 1554 年の確認され日付を持つ船乗りのアストロラーベがあり、サン・エステバン ( San Esteban) の沈没船から引き揚げたものである。

今では世界最古の、1496 年と 1501 年の間の年代の円板形式のアストロラーベがポルトガルのキャラック船のエスメラルダの遭難場所の近くで 2014 年に海洋科学者のデイビッド L. ミアーンズ (David L. Mearns) により発見された。この船は 1503 年、オマーンの海岸沖で沈没した。このアストロラーベはレーザー探査 (laser scanning) で確認され、一連の 18 段階の目盛りを明示し、5 度間隔で印が付けられていた。アストロラーベはソドレ・アストロラーベ (Sodré astrolabe) と命名された。提唱されたことは、ソドレ・アストロラーベは初期の真鍮製の船乗りのアストロラーベが適応した古典的平面アストロラーベと 1517 年以前のある頃に使用されるようになったオープン・ホイール形式 (open-wheel type、開放車輪形式) アストロラーベの間の過渡的機器であることである。

船乗りのアストロラーベは真鍮製であった。機器を船のうねる甲板上や強風下で使用するには、重いと有利で、木や象牙のような他の資材は望ましくなかった。もっとも少々の木造の船乗りのアストロラーベは製造された。初期の船乗りのアストロラーベは真鍮板から製造された。重さが軽かったため、海洋での性能は貧弱な傾向があった。重い鋳造された真鍮のフレームは 16 世紀中頃に製造され始め、随分と良くなった。機器の精度は分割された円の半径に関係するため、これらは実用的である限り大きく作られた。

平面アストロラーベの大きな板の形は風に鋭敏なため、船乗りのアストロラーベは枠組みの形式で製造された。枠組みの開口部を風が通り抜けるため、機器に動きを伝えにくかった。

機器の基本機能は角度の測定であった。従って、機器は角度の目盛りを付けたリング (輪) が特色であった。初期の機器は 90° しか目盛りが付いていなかったが、後の機器は周囲 360° 全体に目盛りが付いていた。スポークの唯一の目的はアリダードの旋回軸を支えることであった。安定化のために、重心を低くして動作周期を長くするために、余分な真鍮がリング (輪) 内部の機器底部に通常追加されていた。これは、2 つ目の写真で明白である。

アリダードは機器の中心を通り抜けるピンのまわりに自由に回転する。アリダードの視準板 (vane) は使用者がアリダードをそろえるために、スロットが開いているか、穴が貫通していた。アストロラーベは、その頂上に輪が付き、垂直に吊るすことができた。

このアストロラーベを使用するために、ナビゲーターは機器を頂上の輪で持ち、これで機器が垂直平面内にあるようになる。次にナビゲーターは目的のオブジェクトの方向にアストロラーベの平面を揃える。アリダードをオブジェクトの点に揃え、高度を読み取った。

星のように薄暗いオブジェクトの観測では、ナビゲーターはアリダードを通して、オブジェクトを直接観測する。太陽を観測では、アリダードの視準板 (vane) の 1 つの影を反対側の視準板 (vane) の上に落とす方が安全で容易であった。

これはポルトガルが開始した大航海時代 (Age of Discovery) で鍵になる役割を演じた。ポルトガルの船乗りは英国などの船乗り ―― 最も有名な人はイタリア生まれのクリストファー・コロンブス ―― を機器の使用法で訓練し、これが他のヨーロッパの植民帝国の海洋での成長と征服の鍵となった。

船乗りのアストロラーベは、天体の高度を測定するために、垂直に吊り下げる必要があった。これが意味することは、風の強い状態では甲板上で簡単に使用できなかったことである。この機器は 2 つの天体間の角度測定に簡単に使用できず、これは月からの距離 (lunar distance, 月距) による経度計算に必要となるものであった。 (もっともこの技術はこの機器が開発された時には使用されなかった。) 別の限界は、機器の角度の精度が直接にアリダードの長さに比例することで、これは長くなかった。


1600 年頃の船乗りのアストロラーベ		船乗りのアストロラーベ、 1545 年 Nicolao Ruffo により製造、「船乗りの博物館」 (Mariner's Museum)