ディオプトラ (Dioptra)

ディオプトラ (ギリシャ語の διόπτρα から、時には dioptre あるいは diopter と命名される) は古典的な天文学の、且つ測量の機器であり、紀元前 3 世紀からのものである。ディオプトラは台に取り付けた、照準管あるいは両端に照準のある棒である。分度器と共に取り付けてあれば、角度を測ることに使用できる。

ギリシャの天文学者は星の位置を測定するために、ディオプトラを使用した; ユークリッドとゲミノス (Geminus) は共に天文学の本でディオプトラを言及している。

これは効果的な測量道具として使用され続けた。測量に適応すると、ディオプトラは 16 世紀にさかのぼるセオドライトや測量技師のトランシットに類似する。これはグローマよりはもっと精密なバージョンである。

これがエウパリノス水道 ( Eupalinian aqueduct) の建設に使用されたかもしれないという憶測がある。「古代の偉大な工学的成果の 1 つ」と呼ばれ、これは、長さ 1036 メートル (3,399 フィート) のトンネルで、 BC 6 世紀のポリュクラテス (Polycrates) の治世の最中に、ギリシャのサモス島の山を通り抜けて掘削された。しかしながらディオプトラは、そのような初期に利用可能であったか否かに関して、学者は同意していない。

訳注

エウパリノス水路はエウパリノス・トンネルとも呼ばれます。現在は水が流れていないようです。

エウパリノス水路の内部、最も広い部分の一つ

ディオプトラの建造と測量使用に関しての完全な本がアレクサンドリアのヘロンのものとされ (この本の短い説明はオンラインで利用可能である)。ヘロンは「歴史上最も巧妙な技術者且つ応用数学者の 1 人」であった。

ディオプトラは水道の建設計画に広く使用された。機器の幾つかの異なる部分のネジの回転は、とても精密な測量を容易にしている。

ディオプトラは測量機器としてセオドライトで置き換えられた。

ディオプトラは照準管、あるいは両端に照準を取り付けた棒で、安定した台に搭載されている。台には通常、調節できる回転ネジがあり、これによりこの機器に正確に目盛りが付けられている。天文学の目的に使用される時、使用者は特定の星や天体に照準を合わせ、機器に取り付けた分度器を使用して角度を測定する。測量では、棒 (rod) に沿って、照準を合わせて、目盛りから読み取って、角度と距離を測定することに使用された。

ディオプトラは当時の他の機器よりも幾つかの利点を提供した。垂直と水平の角度を高精度で測定するこの能力は、天文学と測量の両方に多用途な道具にしている。ネジの回転は精密な調節を可能にし、精度を改善する。機器の単純性と頑健性により、野外使用が信頼でき、容易である。

しかしながら、ディオプトラはその限界もある。測定の精度は使用者の技能と機器の建造の質に依存する。照準の管や棒は、風や温度変化などの環境因子によって影響され、これによりエラーが導入される。付け加えると、ディオプトラは使用する前に注意深い調整が必要で、これは時間がかかる。

セオドライトのような後世の機器と比較すると、ディオプトラはそれほど進展しておらず、セオドライトをもっと正確にさせ、使用を容易にさせる改良や改善の幾つかがない。セオドライトは、すぐれた性能と信頼性により、やがて測量用の主要な機器としてディオプトラの代わりになる。

ディオプトラの起源はヘレニズム時代にさかのぼり、この時、ギリシャの科学者と技術者は天文学と測量で観測精度を改良しようとした。時間と共に機器は幾つか修正され、材質科学の進展と幾何原理を組み込んだ。とりわけディオプトラに関しての、アレクサンドリアのヘロンの詳細な本はヘレニズム時代の光学技能の頂点の良い例となり、機器の多芸と精度を見せている。

天文学の使用を越えて、ディオプトラは古代のギリシャとローマの色々な工学プロジェクトに極めて重大な役割を演じた。これは水道、道路、そして建物の建造の助けになった。角度を高精度に測定する機器の力量により、技術者は大規模なインフラ・プロジェクトを、より高い精度・効率で計画・実施することを可能にした。例えば、エウパリノス水道 (Eupalinian aqueduct) の建設における使用は当時の複雑な工学的挑戦の解法にディオプトラの重要性を実証した。

ディオプトラのデザインと機能性は他の当時の機器 ―― 例えばグローマ、アリダード、そして後のセオドライト ―― と比較できる。グローマは主に直線と直角をレイアウトするのに使用されたが、ディオプトラは垂直面・水平面のどちらでも角度を測定する多用途性を提供した。別の重要な測量機器であるアリダードは角度を測定し、方向を決定するために使用された。これは典型的には両端に照準のある直線定規から構成されていた。アリダードはしばしば平面テーブルに搭載され、これにより測量データの直接プロットが可能であった。セオドライトは 16 世紀に登場し、技術的進展と光学・機械の部品の改良により、ディオプトラを精度と使用の容易さでそのうち凌駕した。