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時の話

以下すべて英語版の Wikipedia の翻訳です。 もともと日時計を使用する文明では天文学が発展していないといけないらしいと考え、 Wikipedia の「日時計」を訳したのですが、その中に日時計が 19 世紀から 20 世紀初頭鉄道で使用されたことが 言及されていたので、色々調べていくうちに、「鉄道時間」なるものに遭遇し、やたら混乱する羽目になりました。 英国では19 世紀中頃に電信による時報送信サービスが始まっており、米国もこれに続き、 終にはグリニッジ平均時が世界標準となります。この間の状況は「鉄道時間」と「時報」を読めばわかります。 しかし最初は機械式時計が振り子時計に始まると思い込んでいたので、所々でおかしなことになり、 改めて機械式時計の起源などを調べることになりました。

塔時計で印象的なのは、ヨーロッパの大聖堂で時を告げる時計は機械式の時計が最初ではなく、 それ以前に機械式の水時計がある点で、これが 13 世紀から 14 世紀にかけて すべて機械式の時計に変更される点です。14 世紀は日本では室町時代で、 この時あたりから日本はヨーロッパに遅れをとっていることが明白となると思います。

ヨーロッパの初期の機械式の時計ではあまり正確ではないようですが、 少なくとも現代と同じような時刻体系が普通の人の生活に浸透していっているのではないかと思われます。 振り子時計が発明されても普通の人は値段が高くて所有できませんが、 公共の時計があるため一応問題がない。 しかし、時計を個人使用できるか否かで、便利さが随分違いますから、 これは産業革命を待つ以外に方法がない。 19 世紀中頃の電信による時報サービス (標準時) もこれに拍車をかけたはずです。 もっとも「鉄道時間」と「時報」に関しては主に英国と米国のことが記載されているので 他の国に関してはそれほど事情が明らかではありません。 20 世紀に入って、時報がラジオ放送で送信されるようになると、 どの国でも事情が同じようになると思われます。

なお、現代の時計はほとんどが機械式ではありませんが、発振子は使用されており、 その意味では我々が使用している時計の遠いご先祖はヨーロッパの時計に他なりません。

  1. 日時計 (昔の機械式時計は日時計で時を合わせている。無数の地方時間。正確なものはギリシャが発生の地)
  2. 砂時計 (ヨーロッパには 8 世紀に出現)
  3. バージ・エスケープメント (冠歯車脱進機) (最初の機械式時計)
  4. 振り子時計 (最初の振り子時計は振幅が大きかった)
  5. フュージー (ゼンマイ時計でゼンマイの力を一定にする昔の装置。)
  6. ソールズベリー大聖堂の時計 (世界で最も古い機械式時計?)
  7. ウェルズ大聖堂の時計 (ウェルズとソールズベリーの時計は兄弟)
  8. 塔時計 (14 世紀に塔時計が爆発的に増える、機械式時計への移行期)
  9. 海洋クロノメーター (超精密な機械式携帯時計)
  10. ジョン・ハリソン (海洋クロノメーターを最初に作った人、 高精度な振り子時計 (温度補正した振り子) も作り、バイメタル、転がり軸受けも発明している)
  11. すのこ型振り子 (ジョン・ハリソンが発明した温度補正した振り子)
  12. ルモントワール (時計を精密にするための第二の動力, ハリソンの H2 にも使用された。)
  13. 鉄道時間 (標準時の始まり、日時計に時を合わせると無数の地方時間となり鉄道の運行で支障)
  14. 時報 (19 世紀中頃から、標準時は天文台から電信 (有線) で自動送信された)
  15. 均時差 (振り子時計のせいで、日時計の時刻 (視太陽時) と機械時計の時刻 (平均太陽時) の違いが問題となる)
  16. アナレンマ (毎日同一時刻に太陽の位置をプロットした時の図、精密日時計の時刻線)

以上のページと関連するページから読み取れることをまとめてみました。

  1. 翻訳をした経緯
  2. 時刻概念の変遷
  3. 時計製造の影響
  4. 年表
翻訳をした経緯

このページは最初は、 ナビゲーションの歴史の一部で、 「海洋クロノメーター」の項目しか翻訳していませんでした。 しかし、機械式時計のことで意味不明なことばかり登場するため、 別のページにして、不明な項目を順番に訳していくことになりました。 まず真っ先に解決する必要があったのはバージとフォリオットで、 これは「バージ・エスケープメント」に書かれていることです。 「バージ + フォリオット」による機械式時計が、「バージ + 振り子」に変貌し、 これが更に「アンカー・エスケープメント + 振り子」に変貌することが「振り子時計」 に書かれていることで、これは読まないとどういう変化が起きたのかわかりません。

「バージ + フォリオット」による機械式時計がいつ頃登場するのかは「塔時計」を読んで始めて わかります。上で述べたような変化を被った時計に「ソールズベリー大聖堂の時計」が あります。この時計は 1928 年に発見され、1956 年に復元されています。 完全に元のままというわけではないでしょうが、ある程度、元の姿にもどり、 世界最古の時計とされています。

大体、ここらあたりまで読めば、機械式時計のことが少しは分かるようになります。 しかし、ゼンマイで動く時計を理解するには「フュージー」を理解しないといけません。 これで「海洋クロノメーター」のおよそが理解できることになります。

実用的な「海洋クロノメーター」を世界で最初に作った「ジョン・ハリソン」のことを 理解するには「すのこ型振り子」も「ルモントワール」も理解する必要がありそうです。 「ジョン・ハリソン」は元々は「大工」とされていますが、正確には「指物大工」です。 だから家具の製造が仕事だったのですが、その仕事の一環で木製の時計を作ったのが時計製造の経歴の 始まりのようです。しかし恐らく物理学も機械工学も独自に学んでおり、ただの「時計職人」ではありません。

以上順番に翻訳していった結果が上の内容です。

時刻概念の変遷

機械式時計が最初に製造されたのがイタリアで、14 世紀にはこれが瞬く間に「塔時計」の形で、 ヨーロッパ中に広まります。塔時計は当初は 1 日に 1, 2 時間程度の誤差があったようですから、 頻繁に時刻合わせが必要なはずで、 日時計を利用したと思われます。 1570 年のジョヴァンニ・パドヴァーニによる日時計に関しての論説の中に垂直、水平日時計の設置方法が記載されており、 日時計が一般的に使用されるようになったのがルネッサンスと思われます。垂直、水平日時計を作るには 三角関数が必要となるからです。 従って、機械式時計と日時計がコンビで使用されたようです。 初期の機械式時計は、あまり正確ではなかったので短い時間を計るためには砂時計が使用されています。 仕事の開始時間と終了時間は機械式の公共時計によって定め、途中の休憩は砂時計によっていたのでしょうか ? ともかく、時計の登場により人々の生活は激変したと思われます。

時刻概念は振り子時計の登場により、更に激変します。 これにより、機械式時計は極めて正確になり、 「視太陽時」と「平均太陽時」 (機械式時計が表示する時刻) の違いが問題となります。 公共時計の時刻合わせをする人にとって、「均時差」の表はどうあっても必要となったはずです。 従って、振り子時計の出現により人類の時間は「視太陽時」から、「平均太陽時」に変化したのです。 もっとも、ここで問題となる時刻は都市ごとの時刻ですから、 「地方平均時」(地方平均太陽時) となったことになります。 公共の時計は「地方平均時」に合わせる必要があった。

追加
振り子時計の発明以前にも、ある程度精度が高い機械式時計 (1 日の誤差が 1 分以内) がありました。 均時差の最初の部分で次のように書かれています。
1656 年における正確な時計の発明から 1900 年頃の商用の時刻配信サービスの到来に至るまで、 陸上で時刻合わせをするには 2 つの方法があり、 その 1 つが太陽の地方子午線の通過を観測することである。太陽が真上を通過した時に、時計を正午に合わせ、 その日における均時差で補正するのである。 (第二の方法は均時差を使用しない。その代わり、星を観測して恒星時を決定し、恒星時と太陽時の関係を使用するのである。) 一年間の毎日の均時差は天文台により編集され、年鑑 (almanac) や天体暦 (ephemeris) に広く掲載された。
ここに記述されていることから、均時差の表がなくても恒星時がわかれば時計の時刻合わせができることがわかります。 地球の軌道計算ができないと均時差の表を作成することができませんが、 恒星時がわかれば、そこから平均太陽時を計算できます。 従って、1656 年の振り子時計の発明以前にも、 天文学者であれば精密時計の時刻合わせをすることができたのです。 このような時計にヨスト・ビュルギの時計があります。 (ティコ・ブラーエの観測装置ティコ・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)

均時差の表がなければ、時計が正確か否かがわからないことになり、 しかも、均時差の表を計算するには、均時差を求めるための近似式を得る必要があり、 この近似式は天文学者が導き出す必要があった。 しかもこの近似式は定数が変化するため、時々作りなおす必要がある。 このようなことは、江戸時代の日本の天文学者 (大半は唯のうらない屋) では不可能と思われます。 江戸時代の日本の天文学者の仕事の大半は暦に「吉、凶、..」などの書き込みをする重大 (?) な仕事を していた人です。

もう一度、時刻の概念が変化します。 産業革命の到来と鉄道の敷設です。 蒸気機関車により、遠隔地に短時間で移動できることが可能となります。 こうなると都市ごとで異なる地方時間を使用していると、 鉄道の運行で支障が出ることになりました。 真っ先に英国でこの問題が起き、 英国の鉄道会社は瞬く間にグリニッジ天文台の平均太陽時を使用するようになり、 これは鉄道時間と呼ばれました。 「鉄道時間」の採用を容易にするためには 鉄道の各駅には電信により全自動で時刻合わせをする時計が必要でした。

長い間、「地方平均太陽」を使用する習慣ができていましたから、 すべての都市が「鉄道時間」をすなおに認めたわけではなく、多分この逆です。 そのため時刻が二重になってしまった都市もあります (長針が 2 本ついた時計が登場)。 時刻をグリニッジ平均時に合わせるためには、最初に日時計の時刻と均時差から地方平均時を決定し、 その上で、グリニッジ平均時との違いで補正する必要があるのです。だからとても面倒なことになった。 長針が 2 本ついていれば、地方時表示用の長針さえあわせればよい。

しかし各都市に電信が到来すると、全自動でグリニッジ平均時に時刻を合わせる時計が登場し、 ここで始めてすべての都市が「鉄道時間」を公式時間として採用するようになります。 (主な公共時計の時刻合わせが全自動となり、こちらの方が便利になった。) これが「グリニッジ平均時」が英国全土で採用されるようになった経緯です。 これで、人類の時刻は「地方平均時」から「標準時」(グリニッジ平均時) に移行したのです。

なお英国で標準時の法律ができるのは、 グリニッジ平均時が事実上の英国の標準時間となった後のことです。

類似のことは米国でも起き、 その後国際子午線会議が開催され、グリニッジを中心とした標準時の方式が 世界的に採用されたのです。

米国での標準時の法律が制定されるのは、ずっとあとになります。 法律で制定されるよりも、実際に標準時が普通に使用されていれば、 それで問題がなかったからです。

時計製造の影響

時計では精密な歯車を使用しますから、 歯車を使用する機械は時計の製造技術を踏襲したことは当然のことです。 また、例えばジョン・ハリソンが発明した 「転がり軸受け」はベアリングによって回転を滑らかにする仕組みで、 現代では回転機構がついているどのような機械にも使用されているもので、 とても汎用的な技術です。

一方、八分儀や六分儀に正確な目盛りを刻印する機械 (ディバイディング・エンジン) は時計の歯車の製造技術から派生したことが デバイディング・エンジン (目盛り刻印機) に書かれています。 従って、ここにも時計の製造技術が影響を及ぼしている。 こうなると、一般に正確な測定装置の類が時計製造の技術の影響を受けた可能性も出てきます。 正確な測定装置は機械全般を製造する際に必要と思われますから、 その意味ではヨーロッパにおける機械の製造には時計製造の技術が計り知れないくらい影響を及ぼしている可能性があります。 従って、ヨーロッパにおける産業革命に時計製造の技術が一役買ったと 考えても差し支えないようです。

機械式時計の製造ができたからと言って、他の産業機械の製造が可能となると言っているわけではありません。 ヨーロッパでは、機械式時計は一番初期の機械の一つで、これが他の機械の製造に影響を及ぼしたはずだと言っているだけです。 このような話を英字紙などで何度も読んだことがあるような気がします。

また海洋クロノメーターにより、航海の安全が確保され、貿易量の増大に貢献したはずですから、 色々な点から時計が産業革命に貢献したと考えてよいと思われます。

逆に、 ジョン・ハリソンに書かれていることから、時計の製造に ベンジャミン・ハンツマン るつぼ鋼が使用されていることがわかり、時計の製造が産業革命に影響を受けたこともわかります。

年表
13 世紀
  • 塔時計に 機械式水時計などを使用 (ヨーロッパ)
    時刻を打つ時計
14 世紀
  • バージとフォリオットによる 全機械式時計の発明、
    塔時計に使用されヨーロッパ中に伝搬 (時刻を打つ時計)
    1336 年のミラノの塔時計が最初の打鐘時計の可能性あり
    1351 年、ウィンザー城 (英国) の塔時計が 3 人のイタリアのロンバルド人によって製造
  • ソールズベリー大聖堂の時計、ウェルズ大聖堂の時計もこの頃?
  • ルネッサンス (14 世紀 - 16 世紀、日本語版 Wikipedia / 14 世紀 - 17 世紀、英語版 Wikipedia)
15 世紀
  • ゼンマイ時計の登場 (フュージーを使用)
16 世紀
  • 1577 年、タキ・アルジンのイスタンブール天文台の時計、5 秒ごとの目盛り、3 つの文字盤
  • 1577 年、分針の発明 (ヨスト・ビュルギ)
  • 1584 年、クロス・ビート・エスケープメント (バージ・エスケープメント + 2 つのフォリオット、ヨスト・ビュルギ)
  • 1594 年、ルモントワール (1 日 30 秒の精度、ヨスト・ビュルギ)
17 世紀
  • 1637 年、ガリレオによる振り子時計のアイデア (振り子の等時性)
  • 1656 年、クリスティアーン・ホイヘンスによる振り子時計の発明
    バージと振り子による振り子時計 (振幅の大きな振り子)、1 日 15 秒の精度
  • 1665 年、ホイヘンスによる均時差の表、
    精密な振り子時計により均時差が問題となった。(日時計 + 振り子時計)
  • 1670 年頃、アンカー・エスケープメントの発明
    アンカー・エスケープメントと振り子による振り子時計 (振幅の小さな振り子)
    これにより、より精密な振り子時計の登場
  • 1672/73 年、プラムスティードによる均時差の表
18 世紀
  • 1726 年頃、ジョン・ハリソンによる「すのこ型振り子」の発明 (温度補正, 精密時計)
  • 1740 年、「るつぼ鋼」の開発 (ベンジャミン・ハンツマン、シェフィールドの近辺)
    間もなくハンツマンの「るつぼ鋼」は時計の製造に使用された (正確な時計)
  • 1759 年、1770 年、ジョン・ハリソンによる海洋クロノメータの製造
  • 1767 年、航海年鑑の刊行、グリニッジ地方時間の採用
19 世紀
  • 1829 年、タイムボールの発明 (ポーツマスに設置)
  • 1833 年、グリニッジ天文台にタイムボールの設置
    海洋クロノメータの時刻合わせ
  • 1834 年、航海年鑑で視太陽時が平均太陽時に変更 (海洋クロノメータの使用が盛んになる)
  • 1840 年、グレート・ウェスタン鉄道でグリニッジ平均時間を使用 (英国)
  • 1852 - 55 年、全英の鉄道でグリニッジ平均時の採用を開始 (鉄道時間)
    グリニッジ天文台からの電信による時報の送信 (全自動)
    これにより英国の港湾で海洋クロノメータの簡単な時刻合わせ (タイムボール)
  • 1880 年、英国の標準時の法律の制定
  • 1883 年、全米の鉄道で標準時の採用を開始
    (東部、中部、山岳、及び太平洋時間帯)
    米国海軍天文台からの電信による時報の送信 (全自動)
    海洋クロノメータの時刻合わせは米国でも同じ
  • 1884 年、国際子午線会議、GMT の採用