天球儀

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天球儀

天球儀(てんきゅうぎ、Armillary sphere)、またはアーミラリ天球儀、または渾天儀とは、天球を象った模型である。

歴史[編集]

天動説にもとづく天球図(プトレマイオス型)
地動説に基づく天球図(コペルニクス型)

記録に残っている歴史上最も古い天球儀は、紀元前255年に古代ギリシアエラトステネスが作ったものに遡る。現存しているものの中では、紀元150年前後にローマ帝国で彫刻の一部分として製作されたファルネーゼ・アトラスが最も古いものである。ファルネーゼ・アトラスはナポリ国立考古学博物館で展示されている。また中国でも紀元前1世紀のの時代から独自に発展してきた。特に2世紀の天文学者である張衡は、世界で初めて天球儀に動力を導入した人物として知られている。アーミラリ天球儀という名前は、ラテン語で円またはブレスレットを意味する armilla という語に由来する。これは、天球儀が極で接続された金属の輪で作られ、輪によって赤道黄道子午線緯線などを表現しているからである。通常、中心に球が置かれるが、これは初期は地球、その後は太陽を表している。天球儀は、地球の周りの星の動きを説明するのに使われている。17世紀にヨーロッパで望遠鏡が発明されるまでは天文学者にとって、天球上の星の配置を決定する最も重要な道具だった。

最も単純な構造のものは、1つのリングが赤道上の円盤と固定された形をしていて、これは最も古い天文学の道具の1つだった。もう少し発達すると、子午線を通る円盤に固定された別のリングと交差するようになる。エラトステネスは黄道傾斜を計測するのに天球儀を使っていたと考えられている。またヒッパルコスは4つのリングからなる天球儀を使っていたと考えられている。プトレマイオスは彼の天球儀のことを著書 Syntaxis の中に記している。

天球儀はギリシャで発達し、3世紀には既に教育用の道具として使われていた。さらに重要な用途として、観測の補助としても使われた。

ムスリムは8世紀頃にギリシャの天球儀をさらに改良し、初めてこれについての論文を書いた。これはイブラヒム・アル・ファザリが書いたもので、Dhat al-Halaq(リングのついた道具)というタイトルだった。アッバース・イブン・フィルナスは9世紀に、天球儀のリングを持ったまた別の道具を製作してカリフであるムハンマド1世に献上したと考えられている。天球儀とアストロラーベの両方の機能を持った道具は、中世のイスラム圏の天文学者や発明家によって作られた。

さらなる改良はティコ・ブラーエによってなされ、そのことは著書 Astronomiae Instauratae Mechanica に記されている。天球儀はルネサンス期にヨーロッパに広く普及した。

ルネサンス期の科学者の肖像では、しばしば天球儀を片手に持った姿が描かれている。これは知恵と知識の象徴だった。

天球儀は当時の機械装置の中で最も複雑なものになった。これは多くの技術の改良をもたらし、またその後の多くの機械装置のデザインのモデルとなった。

天球儀はその後も教育用の便利な道具として生き続けた。中心に地球があるものはプトレマイオス型、中心に太陽があるものはコペルニクス型と呼ばれる。

天球儀は現在のポルトガルの国旗にも描かれ、マヌエル1世の治世下には国家のシンボルだった。

天球儀の構造[編集]

天球儀の構造
  1. 外部のリングは真鍮でできていて、次のような円を表している。
  2. 天の赤道に当たるリングAは太陽の上昇角を表している。
  3. 黄道に当たるリングBは12分割されていて、それぞれが30の角度にさらに分かれていて、1年のうちの月日を表している。
  4. 北回帰線に当たるリングCは回帰線の始点のe地点で黄道と接し、南回帰線に当たるリングDは回帰線の始点のf地点で黄道に接している。それぞれ天の赤道から23.5度離れている。
  5. 天の北極圏に当たるリングEと天の南極圏に当たるリングFはそれぞれ天の北極、南極から23.5度離れている。
  6. 二分経線に当たるリングGは天の北極と南極、及び黄道上の昼夜平分点となるおひつじ座てんびん座を通過する。
  7. 至点経線に当たるリングHは天の北極と南極、及び黄道上の至点となるかに座やぎ座を通過する。リングGとHは赤道から極までが90度ずつに分割され、太陽、月、星などの偏角を表している。

北極の位置にはナットがあり、太陽Ψにつながるワイヤーが固定されている。このナットを回転させると、太陽もリングBに沿って動く。また南極の位置はピンで留められていて、これにも月Zとつながる別のワイヤーが固定されており、手で動かすことにより回転させることができる。また、天の北極Nと南極S、地球の北極nと南極sを貫く軸Kに固定されて、地球を表す小さい球Jがある。

このような装置を用いて、地球の実際の動きや天体の見かけ上の動きに対応することができる。

東アジアでの発展[編集]

清時代の天球儀
明時代の天球儀のレプリカ

中国の歴史を通じて、天文学者は星の観測の補助として天球儀を用いた。またの計算などにも用いられた。

中国での天球儀の最初の発展は、紀元前4世紀の石申と甘德によるもので、彼らはリングが1つの単純で原始的な天球儀を作った。これによって彼らは北極星までの距離を計算した。

その後、前漢の時代になると、落下閎、耿壽昌らによってさらなる改良が加えられた。紀元前52年に耿壽昌は天の赤道にあたるリングを加えた。続いて後漢時代の84年には賈逵らによって黄道のリングが加えられた。有名な政治家、天文学者、発明家であった張衡によって125年に地平と子午線に当たるリングが加えられ、天球儀はほぼ完成した。また張衡は世界で初めて水力で動く天球儀を発明し、天球儀は水時計としても使われた。

漢帝国滅亡後の323年には孔挺が黄道リングを天の赤道リングの任意の場所に留められる天球儀を発明した。またの李淳風は633年に複数の天文観測を計算できる3つの球からなる天球儀を発明した。

723年に唐の僧の一行と役人の梁令瓚は、張衡の水力天球儀に脱進機を取り付け、世界で初めての水力による機械時計を作った。時代の有名な時計台製作者である蘇頌は一行の水力時計を更に改良した。また学者で政治家の沈括日時計の指針、天球儀、水時計など多く道具の改良を行っている。

関連項目[編集]

参考文献[編集]

  •  この記事にはアメリカ合衆国内で著作権が消滅した次の百科事典本文を含む: Margaret Lindsay Huggins (1911). “Armilla”. In Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica (11 ed.). Cambridge University Press. 
  • Encyclopaedia Britannica (1771), "Geography".
  • Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 3. Taipei: Caves Books, Ltd.
  • Sivin, Nathan (1995). Science in Ancient China. Brookfield, Vermont: VARIORUM, Ashgate Publishing