パリ子午線

パリ天文台

パリ子午線

1634年、当時ルイ13世とリシュリュー枢機卿が統治していたフランスは、プトレマイオスの世界地図の最西端がエル・イエロ島（フェロ島）であったことから、カナリア諸島の最西端を通るフェロ子午線を地図の基準線として使用することを決定した。^{[ 3 ]}また、パリからちょうど西に20度の位置にあると考えられていた。^{[ 3 ]} 1666年に設立されたフランス科学アカデミーの天文学者たちは、パリの子午線に対するエル・イエロ島の位置を明確にし、徐々にフェロ子午線に取って代わった。^{[ 3 ]} 1666年、ルイ14世はパリ天文台の建設を承認した。 1667年の夏至の日、科学アカデミーの会員たちは、町外れのポートロワイヤル修道院近くの区画に将来の建物の輪郭を描き、パリ子午線が敷地を南北に正確に二等分した。^{[ 4 ]}フランスの地図製作者は、200年以上にわたってこれを本初子午線として使用した。^{[ 3 ]}ヨーロッパ大陸の古い地図には、上部にパリ度、下部に20度ずらしたフェロ度という共通のグリッドがよく見られる。^{[ 3 ]}

フランスの天文学者、ジャン・ピカール神父は、 1668年から1670年にかけて、パリ子午線に沿った緯度1度の長さ（弧測定）を測定し、そこから地球の大きさを計算した。 ^{[ 1 ]}望遠鏡を角度測定器に応用することは重要な一歩であった。彼は1669年に、望遠鏡を用いて、その操作の性質上必要な予防措置を講じながら、子午線の正確な弧を測定した最初の人物であった（ピカールの弧測定）。彼は木製の棒で、基線の長さを5,663トワーズ、検証用の第2基線または基線の長さを3,902トワーズと測定した。彼の三角測量網は、パリ近郊のマルヴォワジーヌからアミアン近郊のスールドンまで広がっていた。三角形の角度は、十字線付きの望遠鏡を備えた四分儀で測定された。終点観測所の緯度の差は、カシオペヤ座の星上のセクターで行われた観測によって決定され、振幅は 1° 22′ 55″ であった。地球の度数測定では長さが 57,060 トワーズとなり、そこから地球の直径は 6,538,594 トワーズと推定された。^{[ 2 ] [ 5 ]}

カッシーニ家は4世代にわたりパリ天文台を率いた。^{[ 6 ]}彼らは100年以上にわたりフランスの測量を指揮した。^{[ 6 ]}これまで測地観測は地球を球体とみなしてその大きさを決定することに限られていたが、ジャン・リシェの発見により、数学者たちは地球が球形からずれていることに注目するようになった。この天文学者は、天体屈折量やその他の天体について調査する目的でパリ科学アカデミーから南米のカイエンヌ島（現在のフランス領ギアナ）に派遣され、パリで秒針に合わせて調整された時計がカイエンヌでは1日に約2分半遅れること、そして平均太陽時を計測するには振り子を1ライン（約^1/12インチ）以上短くする必要があることを観測し_た。この事実は、ヴァランとデシェイがアフリカとアメリカの海岸で行ったその後の観測によって確認されるまでほとんど信じられなかったが、ニュートンの『プリンキピア』第3巻で初めて説明された。ニュートンは、この現象は地球の赤道部分の突出とそれに伴う中心からの距離の増加、あるいは遠心力の反作用によって生じる重力の減少にしか起因しないことを示した。ほぼ同時期（1673年）にクリスティアーン・ホイヘンスの『振動時計論』が出版され、その中で初めて遠心力に関する正しい概念が見出された。しかし、ニュートンの『プリンキピア』が出版される以前に、これらの概念が地球の形状に関する理論的研究に適用された形跡はない。 1690年、ホイヘンスは『重力の原因について』を出版した。この著作には、すべての粒子の引力が地球の中心に向かっているという仮定に基づいた、地球の形状に関する考察が含まれている。

1684年から1718年の間に、ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニとジャック・カッシーニは、フィリップ・ド・ラ・イールとともに、パリのピカールの基点から北はダンケルク、南はコリウールまで三角測量を行った。彼らはペルピニャン付近で基線長を7,246トワーズ、ダンケルク付近でそれよりやや短い基線長を測定した。また、振幅が2°12′9″の弧の北側部分からは1度あたり56,960トワーズ、振幅が6°18′57″の南側部分からは57,097トワーズを得た。このことから、緯度が増加するにつれて1度が減少することから、地球は長球でなければならないとすぐに推論された。この結論はニュートンとホイヘンスの理論的研究とは全く相容れないものであったため、パリ科学アカデミーは、互いに遠く離れた2つの弧を測定することで決定的な検証を行うことを決定した。1つは赤道付近、もう1つは高緯度地域である。こうして、ピエール・ルイ・モーペルテュイが指揮した、赤道とラップランドへの有名なフランス測地調査隊が誕生した。^{[ 2 ]}

1740年、カッシーニ・ド・テュリーはパリ回想録に、自身とニコラ・ルイ・ド・ラカイユによるパリ子午線の再測定に関する報告を発表した。子午線に沿った度数の変化をより正確に決定するために、彼らはダンケルクからコリウールまでの距離を、それぞれ約2度の4つの部分弧に分割し、5つの地点で緯度を観測した。ジョヴァンニ・ドメニコとジャック・カッシーニが以前に得た結果は確認されず、それどころか、これらの部分弧から導き出された度数の長さは、全体として緯度の増加とともに増加することを示した。^{[ 2 ]}

セザール＝フランソワ・カッシーニ・ド・テュリーはカッシーニ地図を完成させ、それは1790年に息子のカッシーニ4世によって出版された。 ^{[ 1 ]}さらに、パリ子午線は測地学と計量学における国際的な協力と結びついていた。セザール＝フランソワ・カッシーニ・ド・テュリー（1714年～1784年）は、フランスの測地網を世界中に拡張し、パリ天文台とグリニッジ天文台を接続する計画を表明した。^{[ 7 ]} 1783年、フランス科学アカデミーは彼の提案をジョージ3世に提出した。^{[ 7 ]}この接続とウィリアム・ロイ将軍の提案により、イギリスの最初の三角測量が実現した。 ^{[ 7 ]}フランスとイギリスの測量の関連性は、1787年にカッシーニ4世、1823～1825年にフランソワ・アラゴ、1861～1862年にフランソワ・ペリエによってフランスの天文学者と測地学者によって繰り返された。^{[ 7 ] [ 8 ]}

1792年から1798年の間に、ピエール・メシャンとジャン＝バティスト・ドランブルはダンケルクとバルセロナ間のパリ子午線弧を測量した（ドランブルとメシャンの子午線弧を参照）。彼らはこの測定値から北極から赤道までの距離を推定し、それは5,130,740トワーズであった。メートルはこの距離の1000万分の1に等しくなければならなかったので、0.513074トワーズ、またはペルーのトワーズ（下記参照）と、ラヴォアジエとボルダがこの測量のために特定の温度で考案した装置のダブルトワーズNo.1の443,296リーニュとして定義された。^{[ 9 ] [ 10 ]}

19 世紀初頭、天文学者のフランソワ・アラゴは、パリ子午線の弧をシェトランド諸島とバレアレス諸島の間でより正確に再計算しました。彼の名前は現在、パリを通る子午線のルートを示す銘板やメダルに刻まれています (下記参照)。ビオとアラゴは、ドランブルとメシャンの 3 巻に続く第 4 巻として、彼らの研究成果を出版しました。「Bases du système métrique décimal ou mesure de l'arc méridien compris entre les parallèles de Dunkerque et Barcelone」（ダンケルクとバルセロナの間の子午線弧の測定または十進メートル法の基礎） ^{[ 11 ]}。

19 世紀後半、カルロス・イバニェス・イバニェス・デ・イベロがスペインの測量を指揮した。^{[ 12 ]} 1870 年から 1894 年にかけて、パリ子午線の弧はペリエとバソによってフランスとアルジェリアで再測定された。^{[ 6 ] [ 8 ]} 1879 年、スペインのイバニェス・デ・イベロとフランスのフランソワ・ペリエがスペインの測地網とアルジェリアの接続を指揮した。^{[ 13 ]}この接続は、地中海の山岳観測所から最大 270  km の三角形が観測された注目すべき事業であった。^{[ 6 ] [ 14 ]}その後、フランスの三角測量はイギリス、スペイン、アルジェリアの三角測量と接続され、パリ子午線の弧の測定範囲はシェトランド諸島からサハラ砂漠まで広がった。^{[ 13 ]}

パンテオンの基本座標も、緯度と方位角の観測が行われたブリ＝シュル＝マルヌ、モルリュ、モン・ヴァレリアン、シャティヨン、モンソーリスの5つの観測所とパンテオンとパリ天文台を結び付けることで新たに取得された。^{[ 2 ]}

無線電信の登場に伴い、フランスはエッフェル塔に送信機を設置し、時刻信号を送信した。^{[ 21 ]}パリ天文台に拠点を置く国際時刻局の設立は、1912年の国際無線電信時刻会議で決定された。翌年、国際条約の作成を通じて局の国際的地位を規制する試みが行われた。しかし、第一次世界大戦の勃発により、この条約は加盟国によって批准されなかった。1919年、戦争後、局を当時新しく設立された国際天文学連合（IAU）の委員会の1つである国際時刻委員会の執行機関とすることが決定された。

1956年から1987年まで、国際時間局は天文地球物理データ解析サービス連盟（FAGS）の一部でした。1987年、原子時計の様々な測定値を統合するという局の任務は、国際度量衡局（BIPM）に引き継がれました。また、協定世界時（UTC）を実現するために天体基準系と地球の自転に関する時刻補正を行う任務は、国際天文学連合と国際測地地球物理学連合（IUGG）によって1987年に現在の形で設立された国際地球回転基準系サービス（IERS）に引き継がれました。