振り子時計

振り子は通常の意味では「重力振り子」のことですが、ここでは「ねじれ振子」も登場します。「ねじれ振子」は 1793 年に Robert Leslie により発明され、まもなく「ねじれ振子時計」も製作されます。計時装置としてはあまり正確ではなかったようですが、よく売れたようです。現在の時計店で見る置き時計のかなりの部分が、この「ねじれ振子時計」の真似をした動作をしています。

最後に、訳注として振り子時計の忘れ去られた開拓者を追加しました。この部分はかなり以前に書いたものなので、リンクなどが切れているかもしれません。しかし類似の頁はあると思います。自分で検索してください。

振り子時計は計時要素 (timekeeping element) として、振り子 ―― 振幅する重り ―― を使用する時計 (clock) である。計時用の振り子の利点は、これが近似的な調和振動子 (harmonic oscillator) だからである。これは長さに依存した正確な時間間隔で前後に振動し、他の速度では振動しない。ガリレオ・ガリレイに触発されたクリスティアーン・ホイヘンスの 1657 年の発明から 1930 年代まで、振り子時計は世界で最も正確な計時装置で、広範囲に使用された理由であった。 18 世紀と 19 世紀を通して、振り子時計は、家庭, 工場, 事務所, そして鉄道駅で、日々の生活, 交代勤務, そして公共輸送のための主な時刻標準の役割を果たした。この、より高い精度は、産業革命に必要な生活のより速い歩調を可能にした。家庭の振り子時計は 1930 年代、1940 年代のそれほど高価でない同期電気時計 (synchronous electric clocks) で置き換えられた。振り子時計は今や大半が装飾的・アンチークな価値から保持されている。

振り子時計は稼働のために固定する必要がある。動いたり、加速すれば、振り子の動きに影響して不正確になる。持ち運び可能な時計には他の機械が必要になった。

振り子時計は 1656 年 12 月 25 日にドイツの科学者で発明家のクリスティアーン・ホイヘンスにより発明され、翌年に特許が取られた。彼はこれを 1658 年に出版した写本の「時計」 (Horologium) で説明した。ホイヘンスは彼の時計デザインの建造を時計製造家のサロモン・コスター (Salomon Coster) と契約し、後者が実際に時計を作った。ホイヘンスは 1602 年頃に始まるガリレオ・ガリレーの振り子の研究に触発された。ガリレオは振り子が計時装置に有益な性質 ―― 等時性 ―― を発見した; 意味することは、振り子の振幅周期は振幅の大きさが異なっても近似的に同じである。 1637 年にガリレオは彼の子息に振り子の振幅を続ける仕組みを説明した。これは振り子時計の最初のデザインと言われる (上の絵)。 1649 年に彼の子息が部分的に建造したが、どちらも完成まで生き延びなかった。振り子 ―― 計時に使用された最初の調和振動子 ―― は、時計の精度が 1 日 15 分から 15 秒に随分向上し、これが急速に拡散して既存のバージとフォリオットの時計に振り子が後付けで組み込まれた。 1659 年までに、振り子時計はフランスでは時計製造家の Nicolaus Hanet により製造され、イングランドではアハスエルス・フロマンティール (Ahasuerus Fromanteel) により製造された。

これらの初期の時計はバージ・エスケープメント (verge escapement) により、80° ー 100° の振り子の広い振幅があった。 1673 年の「振り子の解析」 (Horologium Oscillatorium) の中で、ホイヘンス (Huygens) が示したことは、広い振幅によって振り子が不正確となり、起きることは、その周期が、従って時計の速度が、機械の提供する駆動力の避けざるを得ない変動により、変化することであった。わずか数度の小さな振幅の振り子のみが等時性を与えるという時計製造家の認識が、 1658 年頃のロバート・フックによるアンカー・エスケープメントの発明の動機付けを与え、これが振り子の振幅を 4° ー 6° に削減した。アンカー・エスケープメントは振り子時計に使用される標準エスケープメントになった。向上する精度に付け加え、アンカー・エスケープメントの振り子の狭い振幅で、時計の箱が長くて遅い振り子を収容することが可能となった。これにより必要な動力が少なくなり、機械の摩耗が少なくなった。長さ 0.994 m (39.1 インチ) の秒振り子 (seconds pendulum, 王室振り子 (Royal pendulum) とも呼ばれる) ―― 周期が 2 秒 ―― が高品質時計で使用されるようになった。この振り子のまわりに建造された長くて狭い時計は始めてウィリアム・クレメント (William Clement) ―― アンカー・エスケープメントの発明も主張している ―― により 1680 年頃に作られ、「お祖父さんの時計」(grandfather clocks) と呼ばれた。このような開発の結果、向上した精度により起きたことは、それ以前は珍しかった分針が時計の盤面に追加されたことで、これは 1690 年頃に始まった。

振り子時計の発明に続く、18 世紀と 19 世紀の時計革新の波は、振り子時計に多くの改良をもたらした。リチャード・タウンリー (Richard Towneley) が 1675 年に発明し、ジョージ・グラハム (George Graham) が 1715 年頃の彼の精密「標準時計」 (regulator clocks) で普及させたデッドビート・エスケープメント (deadbeat escapement) が次第にアンカー・エスケープメントに取って代わり、今や大半の現代の振り子時計で使用されている。振り子時計が夏に遅くなることが観察され、温度変化で振り子の棒の拡大・縮小がエラーの原因であることの認識された。これは温度補正した振り子の発明で解決された ; 1721 年のグラハム (Graham) による水銀振り子 (mercury pendulum) と 1726 年のジョン・ハリソンによる格子振り子 (gridron pendulum) であった。以上の改良により、18 世紀中頃までに精密振り子時計は 1 週間数秒の精度を達成した。

19 世紀まで、時計は個々の職人が手作業で作り、とても高価であった。この時期の振り子時計の豊かな装飾は、豊かさの地位の象徴としての価値を示している。ヨーロッパの各々の国と地域の時計製造家は彼ら自身の独特のスタイルを開発した。 19 世紀までに、時計部品が工場生産され、振り子時計が次第に中流家庭の手に届くものになった。

産業革命の間に、速い生活ペース、交代勤務スケジュール、そして列車のような公共交通は、振り子時計で可能になる正確な時間管理に依存した。日々の生活は家庭の振り子時計のまわりに組織された。より正確な振り子時計 ―― 標準時計 (regulators) と呼ぶ ―― がビジネスと鉄道駅に設置され、仕事のスケジュールと他の時計を設定するのに使用された。長期航海中船舶の経度決定の天測ナビゲーションの極端に正確な計時の必要性から、最も正確な振り子時計 ―― 天文標準時計と呼ぶ ―― の開発が推進された。これらの精密機器は、海軍観測所の時計保管室に設置され、星の頭上通過を観測して、1 秒の何分の 1 かの精度を保持し、海軍及び商用船舶の海洋クロノメーターの時刻合わせに使用した。 19 世紀に始まり、海軍観測所の天文標準時計は電信経由で時報を配信する海軍の国内時刻配信サービス (national time distribution service) の主要標準の役割を果たした。 1909 年から、米国国内標準局 (US National Bureau of Standard) (現在の NIST) は米国時刻標準をリーフラー振り子時計 (Riefler pendulum clocks) に基礎を置いた。この時計は、1 日当たりおよそ 10 ミリ秒の精度があった。 1929 年に、ショート・シンクロノーム自由振り子時計 (Shortt-Synchronome free pendulum clock) に変更され、 1930 年代にクォーツ標準 (quartz standards) が段階的に導入された。ショート (Shortt) は 1 年に 1 秒以内のエラーで、商的に製造された最も正確な振り子時計であった。

振り子時計は 270 年の間、正確な計時の世界標準のままであったが、1927 年にクォーツ時計が発明され、第二次世界大戦を通して時間標準として使用された。フランスの時刻サービス (French Time Service) は 1954 年まで標準時計の集合に振り子時計を含めた。家庭の振り子時計は 1930 年代と 1940 年代に家庭計時装置 (domestic timekeeper) として同期電気時計 (synchronous electric clock) で交換され始めた。これはもっと正確な時刻を保持した。というのは、これは送電網の振動と同期していたからである。かって作られた最も正確な実験振り子時計は 1990 年代にエドワード T. ホール (Edward T. Hall) によって建造された「リトルモア時計」 (Littlemore Clock) の可能性がある (米国ペンシルバニア州コロンビアの「国立懐中時計と時計の博物館」 (National Watch and Clock Museum) に 2003 年に寄贈)。最大の振り子時計は、30 m (98 フィート) を越え、ジュネーブ (Geneva) に建造 (1972 年) と、グダニスク (Gdańsk) に建造 (2016 年) された。

機械時計を走らせるメカニズムはムーブメント (movement) と呼ばれる。機械式振り子時計全てのムーブメントには 5 つの部品がある。

基本的な計時機能に付け加え、時計の追加機能はコンプリケーション (complication) と呼ばれる。もっと入念な振り子時計は次のようなコンプリケーション (complication) を含む。

機械式マスター時計に使用される、電気機械式振り子時計 (electromechanical pendrum clock) では、動力源は、電動の電磁石 (solenoid) で置き換えられ、これが磁力で振り子にインパルスを与え、エスケープメントは、スイッチないしは光検出器 (photodetector) で置き換えられ、振り子がインパルスを受ける適切な位置にあることを検出するこれらは、最近の電子クォーツ時計モジュールが振り子を振幅させるクォーツ振り子時計と混乱してはならない。これらは本当の振り子時計ではない、というのは計時はモジュールの中のクォーツ・クリスタルで制御され、振幅振り子は単に装飾的偽物だからである。

大半の時計の振り子 (図式を参照) を構成するのは : 木あるいは金属の棒 (a)、この末端にあるボブ (bob) と呼ばれる金属の重り (b) である。ボブ (bob) は伝統的には空気抵抗を減らすためにレンズの形をしている。木製の棒が高品質時計にしばしば使用されるのは、木は金属よりも熱膨張係数が小さいからである。棒は通常、短く真っすぐな金属リボンのバネ (d) によって、時計のフレームから吊り下げられている。これにより、通常の旋回軸が誘導する不安定性を避けている。もっとも精密な標準時計では、振り子は平坦なメノウの上に安置された金属ナイフの端で支えられている。 (メノウは硬い金属で、高度に研磨された表面を維持する。)

振り子は、後ろに吊り下げされたアンカー部分 (h) に取り付けた腕 (e) (支え (crutch) と呼ぶ) により駆動され、腕はフォーク (fork) で終了し、フォークは振り子の棒を取り囲んでいる。振り子の各振幅はエスケープ・ホイールを開放し、ホイールの歯が歯止め (pallet) とフォーク (fork) を通して、振り子の棒を短期間押し、これを振幅させ続ける。

大半の高品質の時計は、すべての「お祖父さん時計」 (grandfather clock) を含め、「秒振り子」 (seconds pendulum) があり、振り子の各振幅が 1 秒かかる (完全周期には 2 秒かかる)。これは旋回軸からボブ (bob) の中心まで長さがおよそ 1 メートル (39 インチ) である。マントルピース時計 (Mantel clock) はしばしば、半秒の振り子があり、これはおよそ長さが 25 センチメートル (9.8 インチ) である。ほんの少しの塔時計がより長い振り子 ―― 1.5 秒振り子 (長さ 2.25 m (7.4 フィート)) あるいは時には 2 秒振り子 (4 m (13 フィート)) ―― を使用している。 2 秒振り子はビッグ・ベン (Big Ben) を収容するウェストミンスターの大時計 (Great Clock) で使用されている。

振り子は有効長の平方根で変動する周期で振幅する。短い振幅では、周期 T ―― 完全周期の時間 (2 回の振幅) ―― は次で与えられる。

但し L は振り子の長さ、g は局所重力加速度である。振り子時計は全て速度を調整する方法がある。通常、振り子の重りの下に調整ネジ (c) があり、これで重りを棒の上で上下に動かした。重りを上に移動すれば振り子の長さが減って、振り子の周期が減り、時計が進む。振り子時計によっては、微調整は補助調整で実施され、これは振り子の棒を上下する小さな重りであることがある。マスター時計と塔時計によっては、調整は棒に搭載された小さな皿により実施され、ここに小さな重りを置いたり、取り除いたりして有効長を変更する。従って、速度調整は時計を停止せずに実施できる。

振り子の周期は振幅の幅でわずかに増加する。エラーの比率は振幅の幅と共に増大し、数度の小さな振幅に限定すれば、振り子は等時性 (isochronous) に近い; この周期は振幅の幅の変化に独立である。従って、時計の振り子の振幅は 2° から 4° に限定される。小さな振幅角度は等時性 (isochronous) の方向に振る舞う傾向がある。角度が 0 に近づくと sin (x) = x の近似が正しくなることによっている。この代入で、振り子の方程式は調和振動子の等式になり、これはすべての場合に固定された周期を持っている。振幅角が大きくなれば、近似は次第に成立しなくなり、周期は固定されなくなる。

振り子時計のエラーの主な原因は熱膨張である; 振り子の棒は温度変化で長さがわずかに変化し、時計の速度の変化を引き起こす。温度の上昇で、振り子が膨張して長くなり、周期が増えて時計が遅れるのである。多くの古い高品質時計は振り子の棒に木を使用し、このエラーを少なくしている、木は金属よりも熱膨張率が少ないからである。

このエラーを修正した最初の振り子は 1721 年にグラハムにより発明された水銀振り子 (mercury pendulum) で、 20 世紀に至るまで、精密標準時計 (regulator clock) で使用された。これには液体の金属水銀 (liquid metal mercury) の入れ物から構成される重りがあった。温度が高くなると、振り子の棒が拡張し、入れ物の内部の水銀も拡張し、その高さが入れ物の内部でわずかに上昇し、振り子の重心を回転軸の方向に移動する。正しい量の水銀を使用することにより、振り子の重心が一定の高さとなり、温度の変化にもかかわらず周期が一定となる。

最も広く使用される温度補正した振り子は「格子振り子」 (gridiron pendulum) で、 1726 年頃にジョン・ハリソン (John Harrison) により発明された。これは熱膨張率の高い金属、例えば亜鉛と、低い金属、例えば鉄の平行な棒の格子から構成される。適切に結び付ければ、高膨張率棒の長さ変化は低膨張率棒の長さ変化で補償され、再び温度変化の下で、振り子の一定周期を達成する。この形式の振り子は品質と密接に関連していたため、装飾的「偽物」格子が振り子時計にしばしば見られ、これはなんらの温度補正機能も持っていなかった。

1900 年頃に、最も精密な科学的時計の幾つかは超低膨張率の物質 ―― ニッケル鉄合金のインバー (Invar) あるいは石英ガラス (fused silica) ―― で作られた振り子があり、このような物質は温度影響の補正をほとんど必要としなかった。

振り子が振幅して通り抜ける大気の粘度は大気圧, 湿度, そして温度と共に変化する。この抵抗は巻き上げ間の時間延長に使用される動力も使用する。伝統的に振り子の重りは狭い流線形のレンズ型に作られ、大気の摩擦を削減する。大気の摩擦は高品質時計では駆動力の大半が注がれる場所である。 19 世紀末と 20 世紀始めに、天体観測所の精密標準時計用の振り子は、しばしば空気抵抗を減らすために、ポンプで気圧を低くした部屋で稼働し、大気圧の変動を避けて振り子の稼働をより正確にした。時計速度の微調整は密閉ハウジング (sealed housing) の内部気圧のわずかな変化で実施された。

時刻を正確に刻むために、振り子時計は水平でなければならない。そうでなければ」、振り子は一方の側により偏って振幅し、エスケープメントの対称な稼働を乱す。この状態はしばしば、時計のチクタク音となって耳に聞こえる。チクタク音あるいはビート音 (ticks or "beat") は正確に等間隔で、「チク...タク...チク...タク」と聞こえるべきである。そうでなく「チク.タク...チク.タク」のように聞こえれば、時計の調子がずれており、水平にする必要がある。この問題によって簡単に時計が止まり、修理依頼の最も普通な理由の 1 つになる。チクタク音に依存するよりも、水準器あるいは時計のタイミング機械 (watch timing machine) は高い精度を達成できる。精密標準時計には、このための組み込み水準器がある。古い自立型の時計はしばしば、水平にするための調節ネジの付いた脚があり、もっと最近のものは、機構部分 (movement) に水平調節装置がある。現代の振り子時計には「自動ビート」 (auto-beat) あるいは「自己ビード調整」装置があり、この調整を必要としない。

振り子の速度は重力の増加と共に増大し、局所重力加速度 g は地球の緯度、高度で変化し、最高精度の振り子時計は、移動後に時刻を保持するために再調整しなければならない。例えば、海面レベルから 4000 フィート (1200 m) に移動すれば、振り子時計は 1 日に 16 秒遅れる。最も正確な振り子時計では、高いビルの頂上に移動すれば、より小さな重力により、測定可能な時間で遅れる。局所重力は赤道と北極・南極の間で、緯度 1 度に付きおよそ 0.5% によっても変動し、これは地球が扁平な形であることによっている。従って、20 世紀始めの天測ナビゲーションで使用される精密標準時計は異なる緯度に移動した時に再調整しなければならなかった。

これは、ねじれバネ振り子とも呼ばれ、車輪のようなかたまり (最もよくある場合は、交差したスポークの上の 4 つの球) が、細長い垂直なバネ鋼 (spring steel) で吊り下げられ、ねじれ振り子の統制機械として使用される。かたまりの回転が、サスペンション・バネ (suspension spring) を巻き上げたり、巻き戻しをして、インパルス・エネルギーがバネの頂上に作用する。この形式の振り子の主な利点は、エネルギー使用が少ないことで、周期が、重力振幅振り子の 0.5 秒 - 2 秒と比較すると、12 秒 - 15 秒で、 30 日ごと、あるいは更に 1 年かそれ以上ごとに巻き上げなければならない時計を作ることが可能である。復帰力は、温度で変化するバネの弾性が提供するため、これは重力振幅振り子よりも温度変化にもっと影響される。最も正確なねじれ時計はエリンバー (elinvar) のバネを使用し、これは低い温度弾性係数 (low temperature coefficient elasticity) を持つ。

一年に唯一度巻き上げる必要のあるねじれ振り子時計は「400 日時計」 (400-Day clock) あるいは「記念日時計」 (anniversary clock) と呼ばれ、時々結婚式の贈り物として与えられる。ねじれ振り子は永久時計 ("perpetual" clock) にも使用され、これは巻き上げる必要がない。というのは主バネ (main spring) がふいごの配置により、大気温度と圧力の変化で巻き上げられるからである。 1 つの実例であるアトモス時計 (Atmos clock) は 60 秒の長い振動周期を持つねじれ振り子を使用する。

エスケープメントは時計の歯車列の力を、振り子を前後に振幅させるインパルスに変更する機械接続である。これは稼働振り子時計でチクタク音を出す部分である。大半のエスケープメントは尖った歯を持つ歯車 ―― エスケープ・ホイール (escape wheel) と呼ぶ ―― があり、このエスケープ・ホイールが時計の歯車列 (wheel train) により駆動され、押し付ける歯 ―― 歯止め (pallet) と呼ばれる ―― を浮上させる。振り子の振幅の大半で、ホイール (wheel) は回転できない、というのは一枚の歯が、歯止め (pallet) の 1 つにもたれているからである; これはロック状態 ("locked" state) と呼ばれる。振り子の振幅ごとに歯止め (pallet) はエスケープ・ホイールの歯を 1 枚開放する。歯が他の歯止め (pallet) を捉えるまで、ホイールが前方に一定量回転する。これにより、時計の歯車列 (wheel train) が振幅ごとに一定量前進し、振り子に制御される針を一定の速度で前方に移動する。

エスケープメントは必要であるが、この力は振り子の自然な動きを乱し、精密振り子時計では、しばしば時計の正確さを制限する因子であった。異なるエスケープメントがこの問題を解消するために、何年もの間に振り子時計で使用された。 18 世紀と 19 世紀に、エスケープメントのデザインが、計時装置進展の最前線にあった。アンカー・エスケープメント (anchor escapement, 動画参照) は 1800 年代まで使用された標準エスケープメントで、この時、改良バージョン ―― デッドビート・エスケープメント (deadbeat escapement) ―― が精密時計を引き継いだ。これは今日のほとんど全ての振り子時計で使用されている。ルモントワール (remontoire) は小さなバネのメカニズムで、時々巻き上げられ、歯車列の変動する力からエスケープメントを孤立させる役割を果たし、少々の精密時計で使用された。塔時計では歯車列は外壁にある時計盤面の大きな針を回転しなければならない。そして針の重さは雪と氷の蓄積で、歯車列に変動する負荷を与える。重力エスケープメント (gravity escapement) が塔時計で使用されている。

19 世紀末までに、特殊なエスケープメントが、大半の精密時計 ―― 天文標準時計と呼ばれる ―― で使用され、海軍観測所と科学目的のために採用された。クレメンス - リーフラー標準時計 (Clemens-Riefler regulator clock) で使用されたリーフラー・エスケープメントは 1 日にミリ秒まで正確であった。機械的接続をせずに、振り子にインパルスを与える電磁石の電源スイッチないしは光電管使用の電磁気エスケープメント (electromagnetic escapement) が開発された。最も正確な振り子時計はショート・シンクロノーム (Shortt-Synchronome) 時計 ―― 電気機械式時計 ―― で、2 つの振り子を持ち、 1923 年に W,H.ショート (W.H. Shortt) とフランク・ホープ - ジョーンズ (Frank Hope-Jones) により開発され、1 年に 1 秒以上まで正確であった。分離した時計の従属振り子が電気回路と電磁気により、真空タンクにあるマスター振り子に接続されていた。従属振り子が計時機能を実行し、マスター振り子が事実上外部に影響されずに振幅した。 1920 年代にショート - シンクロノーム (Short-Synchronome) は短期間、観測所の計時で最高標準となり、その後、クォーツ時計が精密時間標準として振り子時計に取って代わった。

表示システムはほとんど常に、移動する時針と分針の伝統的なダイアルである。多くの時計では秒を表示する小さな 3 番目の針が補助ダイアルにある。振り子時計の通常のデザインでは、ガラスのカバーを開けて、ダイアルの周りで正しい時刻に分針を手で押して、設定する。分針は「滑り摩擦スリーブ」 (slipping friction sleeve) に搭載されて、これにより主軸のまわりに回転できる。時針は歯車列から駆動されるのではなく、小さな歯車を経由して分針で駆動され、従って分針を手で回転すれば、時針も設定される。

振り子時計は長命で、多くの保守を必要としない。これが人気が高い一つの理由である。

可動部分のある機械と同様に、定期的な清掃と注油が必要である。特別な低粘度の潤滑油が時計用に開発されており、最も広く利用されているものの 1 つはポリアルカノエイト (polyalcanoate) 合成油である。

バネとピンは摩耗して壊れことがあり、取り替えの必要がありえる。

振り子時計は単純な実用的計時装置以上のものであった; 高い値段の理由から、これらは所有者の富と文化を表示する地位の象徴であった。これらは幾つかの伝統的スタイルで、異なる国と時に固有で、更には意図された用途に進化した。容器のスタイルはその時代に人気のある家具のスタイルを少々反映した。専門家はアンチーク時計が作られた時期を容器と外見のわずかな違いから、しばしば数十年以内にピンポイントすることができる。以下は振り子時計の異なるスタイルの幾つかである。

書いてある内容はホイヘンスが振り子時計を発明した時に、ヘヴェリウスも振り子時計を開発中であったということです。ヘヴェリウスとホイヘンスが知り合いであったことが書かれています。

1656 年の 9 月 7 日に、ヘヴェリウスは、すばらしい年下の仲間であるクリスティアーン・ホイヘンスに手紙を書いている。その中でホイヘンスのことを「天文学の宝石」とか「名誉ある友」と言っている。彼はまた、土星の観測に関しての論文の 1 部をホイヘンスに贈呈している。ホイヘンスはヘヴェリウスの重要な出版物をほとんど持っていた。これには次のものがある、 “Selenographia” (1647), “Mercurius in sole vicus” (1662), “Prodromus cometicus” (1665), “Cometographia” (1668) そして “Machina Coelestis” (1673)。更には最後の論文に関しての英国の発明家であるロバート・フックの注釈も持っていた。ヘヴェリウスを訪れた人には、フランスの天文学者であるイスマイル・ブリオ (Ismael Boulliau)、英国の天文学者であるエドモンド・ハレー, ホイヘンスの弟であるフィリップス (Philips) がいる。ホイヘンスと同様にヘヴェリウスも国際的に著名であった。その結果、1664 年には英国王立学会のフェローとなり、 1666 年にはフランス科学アカデミーのフェローとなった。

動作し、時を刻む振り子時計が遂に完成した。

最初は、時計職人に仕事を始めさせることが困難であった。 (彼は製造することが不可能であると確信していたからである。) しかしながら、私が大真面目であることを指摘し、出費に言及すると、彼は仕事を開始し、幸運にも成功であった。その結果できたものは時計で、バランス (balance) もなく、バネもなく、より合わせた紐あるいは鎖が付いているフュージーもなく、あるものは振り子と 1 つの重りと幾つかの歯車であった。

著者はダンツィヒで製造された最初の振り子時計をポーランド王に贈呈した。

この特別な時計職人が私の家で生活し、仕事をしている最中に、この形式の振り子時計を 2 つ製造した。この 2 つの中で、大きい方には 2 つの歯車しかなく、もう一方は 4 つの歯車が付いており、1 つの重りが付いていた。私はこの 2 つの時計の小さい方を恐れながら有名なカジミェシェ、即ちポーランド王【訳注: ヤン2世カジミェシュ・ヴァーザのこと】に贈呈した。国王はダンツィヒを訪問中で、名誉あることに私の家を訪問してくれた。その後、直ちに非常によく似た時計を注文した。但し振り子は少し違っていた。私は、この時計を、この出来事を思い出すための記念品とした。

有名な時計のデザイナーであるホイヘンスは振り子時計の挿絵を出版した最初の人である。

この頃、時計職人は 2 つの振り子時計を完成しかけていたが、まだ完成していなかった。 (時計職人はより大きい天文時計【訳注:恒星時を表示する時計】の仕事に割く時間がほとんどなかったのである。) 丁度この頃、非常に著名で非常に専門的なクリスティアーン・ホイヘンスは類似の時計を 1657 年に発明し、 1658 年には振り子時計の挿絵を出版した。これは科学的な文献にはとても都合がよいことであり、私は彼を祝福する。というのは、この素晴らしい発明は時計の持つあらゆる欠陥の改善方法のみならず、エスケープメント、軸、ピン、歯車に忍び寄る不正確さの問題を解決するからである。

Johannes Hevelius によるとポーランド王ヤン2世カジミェシュ・ヴァーザがヘヴェリウスの家を訪問するのは 1659 年のことです。だから、ホイヘンスの本が出版された後です。従ってホイヘンスの本がヘヴェリウスの時計の製造に影響を与えた可能性があります。

ヘヴェリウスの話で興味をそそられたのは、ホイヘンスが振り子時計の発明をした頃に、ヘヴェリウスも振り子時計を製造しようとしていたことのみではなく、ヘヴェリウスが振り子時計を最初から天体観測に使用することを目的としていたことにあります。振り子時計は温度の影響を受けて、進んだり遅れたりするので、どのように処理していたのかかなり気になったからです。

ヘヴェリウスのページには、ヘヴェリウスが四分儀で観測している挿絵があり、クリックすると拡大された絵が表示されるようになっています。手間を省くために、以下に挿絵のリンクを張りました。キャプションは原文の翻訳です。

この絵には 3 つ時計が見えます。ページの説明から、一番右の時計だけが振り子時計です。見ると振幅の大きな振り子時計ですから、バージ・エスケープメントを使用した振り子時計と思われます。従って、精度は 1 日に 15 秒です。右から 2 番目のものは機械式時計ですが振り子時計ではなく、重りが駆動力であることがすぐにわかります。左下の窓枠に 3 番目の時計が見えますが、恐らくこれはゼンマイ時計です。ゼンマイ時計にはルモントワールが装備されているはずです。 (振り子時計以外の時計はクロス・ビート・エスケープメントを使用していると思われます。ティコ・ブラーエの観測装置の壁面四分儀 / ティコ・ブラーエの使用した時計はどのようなものか ? を参照のこと) だから 3 つの時計は互いに種類の違う時計です。どの時計も文字盤が 1 個しかないことは見てとれますが、それ以上は不鮮明です。しかし、どれも天体観測用と思われるので、時刻が秒まで読み取れるはずで、しかも秒を簡単に合わせるための装置が付いていると思われます。そして、どの時計も恒星時を表示するための時計であることも明白と思われます。

3 つの時計のうち振り子時計でないものは観測をする前に、天の赤道上の星の位置によって (あるいは赤道上の適当な星が子午線を通過する時刻によって) 時刻合わせをするはずです。長時間、時計が正確な時刻を刻むことは少し難しいと思えるので、このようにするはずです。そう考えると振り子時計も同様に時刻合わせをしたはずだという結論になりました。確かに振り子時計は温度によって狂い、時間が経過すればエラーは累積しますが、短時間の場合であればあまり問題がなさそうです。

だから天体観測に振り子時計のみを使用したわけでなく、今まで使用してきた機械式時計と併用し、時計が狂えば時刻合わせをした。

精密時計を最も必要としていたのは天文学者で、しかも時計が狂っているかどうかの判定は天文学者しかできなかったので、精密時計の開発は天文観測と手を携えていたと考えてよいようです。


1637 年頃にガリレオ・ガリレイが考えた振り子時計。振り子時計の最も初期の既知のデザイン。これは決して完成しなかった。		ウィーン標準振り子壁掛け時計


最初の振り子時計、クリスティアーン・ホイヘンスにより 1656 年に発明


ランタン時計 (lantern clock)、振り子使用に転換された時計。バージ・エスケープメントの幅広の振り子の振幅を収容するために翼が両脇に追加された。	｛お祖父さんの時計」 (Grandfather clock)


アンソニア時計 (Ansonia Clock) モデルの機械部、1904 年頃		振り子時計アンソニア (Ansonia)、1904 年頃サンティアゴ (Santiago)。壁掛け、オーク・ジンジャーブレッド時計、8 日巻きの時刻・打鍾


「お祖父さん時計」の振り子とアンカー・エスケープメント	「お祖父さん時計」 (grandfather clock) の振り子	水銀振り子	格子振り子