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ギリシャ人とローマ人は共に、大きな矢、ボルト、球状の石、あるいは金属球を発射するために大砲を多用した。時折、遠距離用の初期の熱兵器も使用された。重砲による攻城砲も存在したが、より機動性に優れ軽量な野戦砲は既に知られており、特にローマ帝国時代には会戦で用いられた。
この技術は、紀元前399年頃の初期のガストラフェテス[ 1 ]から、デメトリオス・ポリオルケテスの時代の紀元前300年頃の最も先進的なねじり式砲まで、非常に急速に発展した。デメトリオスのカタパルトは、細部を除いて、改良されることはなかった[ 2 ] 。ローマ人はギリシャ人から知識を得て、ギリシャ人の専門家を雇った。
5つのギリシャ語とローマ語の資料が現存している。アレクサンドリアのヘロンによる2つの論文、ベロポエイカとケイロバリストラ、そしてペルガモンのビトン、ビザンティウムのフィロン、ウィトルウィウスの著書である[ 3 ]。
ガストラフェテスのような初期の大砲は、大きな複合弓によって駆動されていた。マースデンによる古代文献の分析によれば、ガストラフェテスは紀元前399年にシラクサで発明された。僭主ディオニュシオス1世が、新しい兵器の研究を行うために熟練した職人を集めたのである。ディオドロス[ 4 ] XIV.41.3 [ 5 ]は、これらが最初のカタパルトであったと述べ、ディオニュシオスによるモティア包囲戦中に新しい兵器が与えた印象を描写している。
ねじり式攻城兵器は、おそらくアレクサンドロス3世の時代より少し前にマケドニアで発明された。これらは、適切な有機材料（通常は腱や毛、人間または馬）で作られたバネのねじりによって駆動された。石を投げるねじり式兵器が最初に記録されたのは、紀元前332年のアレクサンドロスによるティルス包囲戦である 。[ 2 ]
フィロンによれば、クテシビオスは金属ばねや空気圧式機械などの他の動力システムを実験したが、実際に使用された記録はない。金属ばねは当時十分な弾力性を持っておらず、[ 5 ]牽引式およびカウンターウェイト式の投石機はギリシャ人やローマ人には知られていなかった。
大砲の名称は時代とともに変化した。砲兵の分野における発明はすべてギリシャ人によってなされたが、最もよく知られているのはラテン語のカタパルタとバリスタである。
元々、カタパルタ（καταπέλτης ὀξυβελής）は矢やボルトを投擲する装置を意味し、バリスタ（καταπελτης λιτοβολος または πετροβολος）は主に石を投擲するために設計された、より強力な装置でした。西暦100年から300年の間に、用語に変化が生じました。そのため、西暦4世紀には、カタパルタはオナガーとしても知られる片腕の投石装置を意味し、バリスタはボルトのみを発射する両腕の装置を意味するようになりました。
ギリシャの論文の著者は、大砲を エウテュトネスとパリントンの2つのカテゴリーに分類しました。ヘロンは、エウテュトネスは矢を投げるものであり、パリントンは通常は石を投げるものであったが、時には矢を射ることも、両方を射ることもできたと書いています。これらの用語の正確な意味については議論があります。[ 6 ]シュラム、マースデン、および彼らの追随者によると、この区別は「穴保持器」と呼ばれるフレームの詳細の形状の違いを反映しています。[ 5 ] いわゆる「フランス学派」によると、エウテュトネスのアームはフレームの外側に伸び、パリントンのアームはフレームの内側で動きました。[ 7 ] 問題は、私たちが持っている古代の記述にはオリジナルの図がなく、特定の技術用語の意味が不明確であるために生じます。
ヘレニズム時代のギリシャの科学者や職人は、大砲の設計について多くの研究を行った。機械のすべての部品のサイズを決定する主なパラメータは、発射体の重量、つまりボルト（矢）の長さである。基本的なサイズ特性は穴の直径と呼ばれ、バネ（腱の束）の直径と同じである。ウィトルウィウスは穴の直径について次の式を与えている。ボルト投射機の場合、ボルトの長さを9で割った値、または次の式である 。投石機の場合、W はアッティカ ミナ (1 ミナ = 436.6 グラム (15.40オンス) ) で表した投射物の重量、穴の直径はダクティル (1 ダクティル = 19.3 ミリメートル (0.76インチ) )で測定されます。すると、すべての部品の寸法は穴の直径の固定倍数として定義され、たとえばアームの長さは穴の直径の 7 倍になります。
フレームの細部のほとんどはヘレニズム時代の木製でした。アレクサンドリアのヘロンは、バネを囲む金属製のフレームと金属製の円筒を提案しました。トラヤヌスの記念柱の描写と考古学的証拠は、これらの金属製の砲がローマ人によって広く使用されていたことを示しています。バネを伸ばす際に使用される重要な詳細であるワッシャーは常に金属製で、これらのワッシャーは、考古学者によって発見された石の球と矢じりの他に、ヘレニズム時代の砲の唯一の部品です。バネの好ましい材料は腱と人間の毛でした。馬の毛は劣った代替品と考えられていました。紀元前250年、ロドスはミトリダテスとの戦争のためにシノペに約3/4トンの女性の髪を送りました。紀元前225年、セレウコスはロドスに1000タレントの重さの髪を贈りました。[ 2 ] [ 8 ]この贈り物は、壊滅的な地震後の国際救援プログラムの一部でした。これは、ヘレニズム時代に人毛の大規模な取引が存在していたことを示している。
典型的なバリスタは、1タレント（60ミナ＝26.2キログラム（58ポンド） ）の石を400ヤード（370メートル）の距離まで飛ばすことができた。3タレント以上の石を飛ばせる重いバリスタも存在した。アテナイオス・メカニクスは、さらに長い射程距離を主張している。「…3スパンのカタパルトは700ヤード（640メートル）（3.5スタディオン）まで発射し、そのバネの重さは12ミナであった。4キュビットのパリントンエンジンは800ヤード（730メートル）（4スタディオン）まで発射した。」[ 5 ]
ナウクラティスのアテナイオスは、アルキメデスが設計したカタパルトについて言及しており、それは1スタディオンの距離で3タレントの石を投げることができた。このカタパルトは船に設置されていた。[ 9 ]ポリュビオス（VIII、7、9）は、マルケッルスによる包囲戦中にシラクサを防衛するために使用されたカタパルトは10タレント（262キログラム（578ポンド））の石を投げていたと書いている。ウィトルウィウスが言及している投射物の最大重量は460ポンド（210キログラム）である。
ヨセフスは、ティトゥスによるエルサレム包囲について、「投げつけられた石球は1タラントの重さがあり、2スタディオン（400ヤード（370メートル））以上飛んだ」と記している。
ビザンチウムのフィロンは、石壁が散弾の影響を受けないためには、少なくとも10キュビト（約3メートル）の厚さが必要だと記している。
シュラムによれば、最高の矢投げカタパルトは100ヤード（91メートル）離れた人間に命中させることができたので、その精度は19世紀初頭のマスケット銃よりも優れていた。[ 2 ]
大砲の主な用途は、要塞化された場所の包囲でした。重い投石砲は壁を破壊するために使用され、軽い矢を発射する砲は壁を守る敵を排除するために使用されました[ 5 ]。
バリスタは、敵を恐怖に陥れる目的で、蛇の入った壺や死体の一部といった、通常とは異なる投射物を発射するために使われることもあった。例えば、ローマ人はハンニバルの陣営に、彼の弟ハスドルバルの首を投石器で投げつけた。大砲は火炎運搬にも使われた。ロドス島を包囲していたデメトリウス の最後の夜、ロドス人は800個の焼夷弾を発射した。その後、これらの弾丸を回収して数えたところ、デメトリウスの装甲塔に火をつけることに成功した。
野戦で大砲を使用しようとした試みは何度か記録されているが、大砲を安全な場所に配置できた場合を除いて、ほとんど成功しなかった。例えば、 ヤクサルテスの戦いでは、アレクサンドロスはカタパルトを使って川の対岸を制圧した。
大砲は分解された状態で輸送され、組み立て、設置、調整には長い時間を要した。多くの場合、大砲の必要最低限の部品のみが輸送され、残りの部品は木材が入手可能であれば包囲地で製造された。
ディオドロス[ 4 ]第20巻に記されているように、砲兵は海戦で使用された。アレクサンドロスとデメトリオスはどちらも要塞攻撃のために船にカタパルトを設置した[ 2 ] 。
現代では、古代の記述に従って古代の大砲を再現し、テストする試みが数多く行われた。最初の成功は、ドイツの将軍E.シュラムがA.レームと共同で行ったものである。[ 10 ]彼らはバネに馬の毛を使用し、1ポンド（0.45kg ）の鉛弾で300m （980フィート）以上の飛距離を達成し、別の機械では1m （3フィート3インチ）のボルトで370m （1,210フィート）の飛距離を達成した。このボルトは、厚さ3cm （1.2インチ）の鉄板の盾をボルトの長さの半分まで貫通した。
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