天球儀

アルマジロ球（バリエーションは球状アストロラーベ、アルミラ、またはアルミルとして知られる）は、天空（天球上）にある物体の模型であり、地球または太陽を中心とした球状のリングの枠組みで構成され、天の経度と緯度の線、および黄道などの天文学的に重要なその他の地物を表します。そのため、星座の地図を描くことを主な目的とする滑らかな球体である天球儀とは異なります。アルマジロ球は、おそらく紀元前4世紀には古代中国で、紀元前3世紀には古代ギリシャで別々に発明され、後にイスラム世界と中世ヨーロッパで使用されました。

地球を中心とするアルマジロ球はプトレマイオスの天動説として知られています。太陽を中心とするアルマジロ球はコペルニクスの天動説として知られています。^[1]

ポルトガルの国旗にはアルマジロの球体が描かれている。アルマジロの球体はポルトガルの紋章にも描かれており、大航海時代のポルトガルの発見と関連している。例えば、ポルトガルのマヌエル1世はこれを自身のシンボルの一つとし、自身の旗やポルトガル宮廷向けに作られた初期の中国輸出陶磁器に描かれている。ブラジル帝国の旗にもアルマジロの球体が描かれている。

北京首都国際空港第3ターミナルには、海外および国内の訪問者向けに 中国の発明品の展示として、大きなアルマジロの球形の金属彫刻が設置されています。

この機械の外側の部分は真鍮の輪でできたコンパージュ（枠組み）で、天の主要な円を表しています。

1. 春分点Aは、太陽の赤経を度数で示すために360 度に分割され (牡羊座の黄道との交点から始まる) 、また太陽の赤経を時間で示すために 24 時間に分割されます。
2. 黄道Bは 12 の星座に分割され、各星座は 30 度に分割され、さらに 1 年の月と日に分割されます。特定の日に太陽が現れる黄道の度数または点は、月の円のその日の上に位置するようになります。
3. 蟹座Cの回帰線は eで蟹座の始まりの黄道に接し、山羊座Dの回帰線はfで山羊座の始まりの黄道に接し、それぞれ春分点から 23 1 ⁄ 2度の円を描いています。
4. 北極圏Eと南極圏F は、 それぞれ北極と南極から23 1 ⁄ 2度の円周を描いています。
5. 春分点 Gは、北緯と南緯で天の北極と南極を通り、黄道上で牡羊座と天秤座の春分点を通過します。
6. 夏至の列 Hは、天の両極と、黄道上の蟹座と山羊座の夏至点を通過します。春分列の各四半期は、春分点から世界の両極まで 90 度に分割され、太陽、月、星の赤緯を示します。夏至列の各四半期は、黄道eとfから黄道の両極bとdまで、星の緯度を示します。

黄道の北極にはナットbがあり、これに四分円ワイヤの一端が固定されています。他端には小さな太陽Yがあり、ナットを回すことで黄道B — Bの周りを移動します。黄道の南極にはピンd があり、その上に別の四分円ワイヤが配置されています。その上に小さな月Ζ があり、手で動かすことができます。メカニズムにより、月は黄道を 5 1⁄3 度の角度で横切る軌道上を移動し、月の交点と呼ばれる反対の点に到達します。また、月の交点が天空で移動するのと同じように、これらの点を黄道上で後方に移動できます。

これらの円形のリングの中には、小さな地球儀Iがあり、軸K上に固定されています。軸 K は、地球儀の北極と南極 ( nとs )から、天球の北極と南極 ( NとS )まで伸びています。この軸には、平坦な天の子午線Lが固定されており、地球儀上のどの場所の子午線の上にも直接設定でき、同じ子午線を地球儀上で維持することができます。この平坦な子午線は、一般的な地球儀の真鍮子午線と同じ方法で目盛りが付けられており、その使用方法もほとんど同じです。

この地球儀には可動地平線Mが取り付けられており、地球儀の東西の点から地球儀に向かって伸び、赤道から離れた反対側の点で地球儀に入る 2 本の強力なワイヤー上で回転します。このワイヤーは、赤道の周囲の溝に地球儀に取り付けられた可動真鍮のリングです。地球儀は、このリング内で手動で回転して、天の子午線L の真下に任意の子午線を配置することができます。地平線は、その最外縁の周囲全体で 360 度に分割されており、その中には、太陽と月の振幅を度とポイントの両方で示すためのコンパスの点があります。天の子午線L は、一般的な地球儀と同様に、地平線の北と南の点にある 2 つの切り込みを通過します。地球儀を回転させると、地平線と子午線も一緒に回転します。球体の南極には、リングに固定された 25 時間の円があります。軸には、地球儀を軸の周りで回転させると、その円の周りを回るインデックスがあります。

地球儀アセンブリは台座Nで支えられており、強力な真鍮アームQに固定された円弧Pによって、ジョイントO上で 0 から 90 までの任意の角度まで上げたり下げたりすることができます。地球儀アセンブリは、 rにネジがある垂直部分R内でスライドし、適切な高さに固定します。

T の箱の中には、2 つの車輪 (ロング博士の球体と同じ) と 2 つのピニオンがあり、その軸はVとUに出ています。どちらも小型ウインチWで回転させることができます。ウインチを軸Vに置いて後方に回すと、地球儀は、その地平線と天の子午線とともに静止します。そして、円の球体全体が東から南、西へと回転し、太陽Yと月Zを同じ方向に回転させ、地平線から昇ったり沈んだりさせます。しかし、ウインチを軸Uに置いて前方に回すと、太陽と月のある球体は静止します。そして、地球は、その地平線と子午線とともに、地平線から太陽と月へと回転します。地球が静止していたとき、これらの物体はこれらの物体に向かっていて、地球の周りを運ばれていました。これは、運動が地球であれ天であれ、それらが地平線の同じ地点で、また 1 時間周期で同じ時間に昇ったり沈んだりすることを示しています。地球の球体が回転すると、時刻の指標はその時刻の円を一周します。しかし、球体が回転すると、時刻の円は指標の下を一周します。

そして、この構造により、この機械は地球の実際の動きと天体の見かけの動きのどちらも同じように表示できるようになります。

球体を使用できるようにリセットするには、まず垂直のステムRのネジrを緩め、アームQをつかんで、任意の場所の指定された緯度がステムRの側面に来るまで上下に動かします。すると、球体の軸が適切に上昇し、地球儀の軸と平行になります。地球儀アセンブリを小さなコンパスで南北に合わせる場合です。これが完了したら、ユーザーは天の子午線L上の北極から地平線の北のノッチに向かって緯度を数え、その緯度に地平線を設定します。次に、ユーザーはナットb を回して、太陽Y が黄道上の年の指定された日に来るようにします。これで、太陽はその日の適切な位置になります。

月の昇交点の位置と月の位置を見つけるには、天体暦を参照して、それらを正しく設定する必要があります。最後に、ユーザーはウインチをW に回し、太陽が子午線Lに来るか、子午線が太陽に来るまで (球体または地球儀をユーザーの判断で動かします)、時間インデックスを正午のマークの XII に設定して、球体全体をリセットします。次に、ユーザーはウインチを回し、太陽または月が昇り、地平線に沈むのを観察します。時間インデックスには、その日の時刻が表示されます。^[2]

中国の歴史を通じて、天文学者は星の観測を助けるために天球儀（中国語：渾象）を製作してきました。中国人はまた、暦の計算や計算を助けるために渾天球儀を使用していました。

ジョセフ・ニーダムによると、中国における渾天儀の最も古い開発は、原始的な単環渾天儀を装備していた天文学者の石神と甘徳にまで遡る。 ^[3]これにより、彼らは北極までの距離（赤緯）を計測することができ、その測定値から赤経（赤経）の位置が示された。^[3]しかし、ニーダムの紀元前4世紀という年代設定は、これらの装置の起源を紀元前1世紀まで遡る英国の中国学者クリストファー・カレンによって否定されている。 ^[4]

西漢時代（紀元前202年 - 紀元後9年）には、天文学者の落下閎（らくあこう）、項羽王人、耿壽昌（げんしゅしょう）らによるさらなる開発により、初期の渾天儀の使用が進んだ。紀元前52年、天文学者の耿壽昌が初めて恒久的に固定された渾天儀の赤道環を導入した。^{[3]その後の}東漢時代（紀元後23年 - 220年）には、天文学者の傅安と賈奎が紀元後84年までに黄道環を追加した。^[3]有名な政治家、天文学者、発明家である張衡（ちょうへん、紀元後78年 - 139年）の協力により、地平線と子午線の環を備えた渾天儀が紀元後125年に完全に完成した。^[3]世界初の水力天球儀は張衡によって作られ、彼は流入式のクレプシドラ時計を使って渾天儀を動かした。

漢の時代以降、渾天儀の使用法を改善する開発が行われた。323年、中国の天文学者孔廷は渾天儀の環の配置を再編成し、黄道環を赤道の任意の地点に固定できるようにした。^[3]唐の時代の中国の天文学者で数学者の李淳風は、633年に天文観測のさまざまな側面を較正するために3つの球状の層を持つ渾天儀を作り、「巣」（chhung）と呼んだ。^[3]彼はまた、天の緯度をよりよく観測するために黄道上に照準管を取り付ける計画を提案した人物でもある。しかし、渾天儀のモデルにこの追加を実現したのは、次の世紀の唐の中国の天文学者、数学者、僧侶の易行であった。^[5]この種の黄道儀は、1050年の周聡と朱易堅の天球儀や、11世紀後半の沈括の天球儀に見られましたが、それ以降はヨーロッパのイエズス会が到着するまで中国の天球儀には使用されなくなりました。

723年、一行と官吏の梁令瓚は張衡の水力天球儀と脱進機を組み合わせました。15分ごとに太鼓が鳴り、正時間ごとに自動的に鐘が鳴るこの装置は、時を告げる時計でもありました。^[6]宋代の1094年までに中国の博学者蘇宋が建てた有名な時計塔は、梵鐘の滴が入った水車のすくい器を備えた一行の脱進機を採用し、上部の渾天儀、中央の天球儀、機械で操作される人形を動かしていました。人形は特定の時刻になると時計塔のドアが機械的に開き、鐘や銅鑼を鳴らして時刻を知らせたり、特別な時刻を知らせる銘板を掲げたりしました。科学者で政治家の沈括（1031年 - 1095年）もいました。天文局の長であった沈括は熱心な天文学者で、北極星を無期限に観測するために固定された日時計、渾天球儀、渾天時計、照準管など、いくつかの天文機器の設計を改良しました。^[7]元朝、ブハラのジャマール・アッディーンがフビライ・ハーンの新首都に「イスラム天文機関」を設立するよう依頼されたとき、彼は渾天球儀を含むいくつかの天文機器を発注しました。「中国の天文学者は少なくとも1092年から[それらを]構築していた」と記されています。^[8]

インドでは古くから天球儀が観測に使われており、アーリヤバータ（紀元476年）の著作にもそのことが記されている。^[9]地球儀と天球儀を扱った詳細な論文であるゴラディーピカーは、1380年から1460年の間にパラメーシュヴァラによって執筆された。[ 9 ]^インドにおける天球儀の使用について、大橋（2008年）は次のように書いている。「インドの天球儀（ゴラヤントラ）は赤道座標に基づいており、黄道座標に基づいたギリシャの天球儀とは異なります。ただし、インドの天球儀にも黄道環がありました。おそらく、月の宿星の接合点の天球儀座標は、7世紀頃から天球儀によって決定されていたのでしょう。」^[10]

ギリシャの天文学者 ヒッパルコス（紀元前190 年頃 -紀元前 120年頃）は、エラトステネス（紀元前276年-紀元前194年）を天球儀の発明者としている。^{[11] [12] [13] [14] [15]}この装置のギリシャ語の名前には、ἀστρολάβος astrolabosやκρικωτὴ σφαῖρα krikōtē sphaira「環状の球」などがある。^[16]この装置の英語名は、最終的にはラテン語の armilla （円、腕輪）に由来しており、両極を結び、赤道、黄道、子午線、緯線を表す目盛り付きの金属円でできた骨組みを持っていることからきている。通常、地球、または後には太陽を表す球が中心に置かれる。これは、地球の周りの星の動きを示すのに使われる。 17 世紀にヨーロッパの望遠鏡が登場する前は、天球儀は天体の位置を決定するすべての天文学者の主要な道具でした。

最も単純な形態では、赤道面に固定されたリングから成る天球儀は、最も古い天文機器の 1 つです。わずかに発展した天球儀は、子午線面に固定された別のリングと交差していました。最初のリングは春分点天球儀、2 番目のリングは夏至点天球儀でした。影は、角度の区分と組み合わせて太陽の位置の指標として使用されました。複数のリングまたは円を組み合わせて天球儀の大円を表すと、天球儀は天球儀になりました。^[1]

渾天球儀はヘレニズム時代のギリシャ人によって開発され、紀元前3世紀にはすでに教育用具として使われていた。より大きく精密な形では、観測機器としても使われていた。しかし、9つの円を持つ完全に発達した渾天球儀は、おそらくローマ帝国時代の紀元2世紀半ばまで存在しなかった。^[17]エラトステネスは、黄道の傾斜角を測定するために、おそらく夏至の渾天球儀を使用した。ヒッパルコスは、おそらく4つの環を持つ渾天球儀を使用した。 ^[17]ギリシャ・ローマの地理学者で天文学者のプトレマイオス（紀元 100年頃 ～ 170年頃）は、著書『アルマゲスト』の中で、彼の器具であるアストロラボンについて述べている。^[17]それは少なくとも3つの環から成り、目盛り付きの円の中に別の円がスライドし、2本の小さな管が互いに向かい合って配置され、垂直の鉛直線で支えられていた。^{[1] [17]}

イブラヒム・アル・ファザーリやアッバース・イブン・フィルナスなどのペルシャやアラブの天文学者たちは、天球儀の製作と改良を続けた。球状のアストロラーベは、アストロラーベと天球儀の両方のバリエーションであり、中世中東で発明されたと考えられる。[ 19 ]^西暦550年頃、キリスト教の哲学者ヨハネス・ピロポノスは、アストロラーベに関する論文をギリシャ語で書いた。これは、この器具に関する現存する最古の論文である。^{[20]球状のアストロラーベに関する最古の記述は、ペルシャの天文学者}ナイリズィ（ 892-902年活躍）に遡る。教皇シルウェステル2世は、北極星の位置を固定し、熱帯と赤道の測定値を記録するために、天球儀に照準管を使用し、天球儀を教育機器として使用した。^[21]

中国の天文学と天文機器に関する考えは韓国に伝わり、そこでさらなる進歩が遂げられました。韓国の発明家である張英実が、朝鮮の世宗大王から天球儀の製作を 命じられました。1433年に製作されたこの天球儀は、ホンチョンイ (혼천의,渾天儀) と名付けられました。

ホンチョンシゲは、朝鮮の天文学者宋伊営によって1669年に作られた、時計機構が作動する天球儀で、朝鮮王朝時代に現存する唯一の天文時計です。この天球儀の機構は、世宗時代の渾儀（1435年）と天球儀（1435年）、玉漏（1438年）の太陽運搬装置を継承しています。このような機構は、崔攸之（1603～1673年）の渾儀（1657年）と似ています。時計部分の時輪の構造と打鐘解除機構は、14世紀から発展してきた冠脱進機の影響を受けており、西洋時計で17世紀中ごろまでに改良された歯車方式を応用している。特に宋易雍の天球時計の計時装置は、時計の精度を著しく向上させることができた17世紀初頭の振り子時計方式を採用している。^[22]

この機器のさらなる進歩は、デンマークの天文学者ティコ・ブラーエ（1546-1601）によって成し遂げられました。彼は3つの大きな天球儀を製作し、それを使って星や惑星の位置を非常に正確に測定しました。それらは彼の著書『天文機械論』に記述されています。^[23]

天球儀は、最初の複雑な機械装置の一つでした。その開発により、あらゆる機械装置の技術と設計に多くの改良がもたらされました。ルネサンスの科学者や著名人の肖像画には、知恵と知識の頂点を表す天球儀に手を置いた姿がよく描かれていました。

天球儀は教育に役立ち、天球儀の骨格とも言えるもので、一連のリングは天球の大円を表し、地平線内の軸を中心に回転します。地球を中心とする天球儀はプトレマイオスの天球儀として知られ、太陽を中心とする天球儀はコペルニクスの天球儀として知られています。^[1]

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  天球儀を持つ13 世紀のイギリスの科学者ロジャー・ベーコンの彫刻、オックスフォード大学自然史博物館
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  天文機器を持つ少女、ヤン・ホッサールト作、1520-1540年頃
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  アントワーヌ・クレパンの『フランス王とサヴォア公爵夫人の天文学の予言』の口絵の肖像、リヨン、フランス、1572年
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  ジュゼッペ・クレスピ作「創意工夫の寓意」、1695年頃
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  芸術のアレゴリー、フランチェスコ・デ・ムーラ作、c. 1750年

ポルトガルの現在の国旗には天球儀が描かれており、マヌエル1世の治世以来の国のシンボルとなっている。

2014年3月1日以来、イギリスのストーク・マンデビル・スタジアムでパラリンピックの聖火を点火するために、芸術作品を基にした天球儀の模型が使用されている。この天球儀には車椅子が組み込まれており、英国のパラリンピック運動の過去、現在、未来を祝う式典の一環として、ユーザーが回転させて火を点火することができる。天球儀はアーティストのジョン・バウザーによって作成され、今後の聖火イベントで使用される予定。最初の式典で火を点火したのは、ロンドン2012の金メダリスト、ハンナ・コックロフトである。^[24]

天球儀は紋章学や旗章学でよく使われており、主にポルトガル、ポルトガル帝国、ポルトガルの発見に関連するシンボルとして知られています。

15 世紀末、ポルトガルの将来の王マヌエル 1 世がまだ王子であった頃、天球儀は彼の個人的な紋章となりました。マヌエル 1 世の治世中、文書、記念碑、旗、その他の資料でこの紋章が頻繁に使用されたことで、天球儀は単なる個人のシンボルから、ポルトガル王国、特に海外帝国を表す国家のシンボルへと変化しました。国家のシンボルとしての天球儀は、マヌエル 1 世の死後も使用され続けました。

17世紀には、ブラジルのポルトガル領と関連付けられるようになった。1815年にブラジルがポルトガルと統一された王国の地位を獲得すると、その国章は青地に金色の天球儀として公式化された。ブラジルを表す天球儀は、ポルトガル・ブラジル・アルガルヴェ連合王国の紋章と国旗にも用いられるようになった。ブラジルが1822年に帝国として独立した後も、天球儀は引き続きその国の紋章と国旗に用いられた。現在のブラジル国旗の天球儀は、1889年に天球儀に取って代わった。

1911 年に、 天球儀はポルトガルの国章と国旗に再導入されました。

• ブリタニカ百科事典（1771年）、「地理」。
• ダーリントン、オスカー・G.「教師ガーバート」『アメリカ歴史評論』 （第52巻第3号、1947年）：456-476。
• ラルフ・カーン: 時代のWissenschaftliche Instrumente。ヴォム 15. – 19. ヤールフンデルト。 Verlag der Buchhandlung Walther König 2010、ISBN 978-3-86560-772-0 
• ニーダム、ジョセフ（1986年）。『中国の科学と文明：第3巻』台北：Caves Books、Ltd。
• シヴィン、ネイサン（1995）。古代中国の科学。ブルックフィールド、バーモント州：VARIORUM、アッシュゲート出版
• ウィリアムズ、ヘンリー・スミス（2004年）。『科学の歴史』。ホワイトフィッシュ、モンタナ州：ケシンジャー出版。ISBN 1-4191-0163-3。 

ウィキメディア・コモンズには、天球儀に関連するメディアがあります。

• Starry Messenger 2014-10-12 にWayback Machineでアーカイブされました
• 天球儀と天文学の教育 | ホイップル博物館
• ドイツの AstroMedia* Verlag は、天球儀 (「ダス・クライネ・ティシュプラネタリウム」) 用の段ボール製構築キットを提供しています