1. 場所を 2つの 数字で いうと?
1. 地球の「ここ」を、2つの角度で言う
1. 緯度と経度は、地球上の位置を表す2つの角度
ますめの ある ノートの 上で、「たてに 3、よこに 5」と いえば、1つの ますが きまります。地球の 上でも 同じで、2つの 数字で 場所を いえます。
1つ目は緯度です。赤道を 0度として、北と 南へ どれだけ はなれて いるかを 角度で あらわします。北極は 北へ 90度です。
2つ目は経度です。ある 1本の 線を 0度として、東と 西へ どれだけ はなれて いるかを 角度で あらわします。東と 西に 180度までです。
ただし 本当は、地球が 丸いので、ますめでは なく 角度で あらわして います。
ノートのますに「縦に3、横に5」と書けば、1つのますが決まります。地球の表面でも、2つの数字で場所を決められます。ただし地球は丸いので、長さではなく角度を使います。
1つ目が緯度で、赤道を0度として、北や南へどれだけ離れているかを角度で表します。北極は90度、南極は−90度です[2]。2つ目が経度で、基準になる線から東や西へ何度離れているかを表し、東経・西経それぞれ180度までです[1]。
角度は、円を360度に分け、1度をさらに60分、1分を60秒に分けて細かく表します[1]。地球を縦に切った円の上で、緯度が1度変わると、およそ111km動くことになります[2]。
ノートのますに「縦に3、横に5」と書けば、1つのますが決まる。地球の表面でも、2つの数字で場所を決められる。ただし地球は丸いので、長さではなく角度を使う。緯度は赤道を基準に南北へ、経度は本初子午線を基準に東西へ測る角度である[1]。
緯度は赤道が0度、北極が90度、南極が−90度。経度は東経・西経それぞれ180度までだ。角度の細かさは、1周を360度とし、1度を60分、1分を60秒に分けて表す[1][2]。では、緯度1度は地上でどれほどの長さか。球と見なせばおよそ111.2kmで、地球の形が球でないため場所によって少し違い、平均では約111kmである[2]。
ところで、この2つの基準は同じ性格ではない。緯度の基準(赤道)は自然に決まるが、経度の基準(本初子午線)は違う。その理由は第5章で扱う。
2. 南北の 場所は、どうして 空で 分かるの?
2. 緯度は、太陽や星の高さで測れた
2. 南北は、太陽や星の高さを測れば分かった
お昼に 太陽が いちばん 高く なる ときの 高さは、場所に よって ちがいます。その 高さを 角度で はかると、緯度が 分かります。よるの 星でも できます。
古代ギリシャの エラトステネスは、夏至の 正午の 太陽の 角度が、2つの 町で ちがう ことから、地球の 大きさを 見つもった と いわれて います。
3. 東西の 場所は、どうして むずかしかったの?
3. 経度は「時刻の差」から出てくる
3. 東西はなぜ難しいのか ── 経度と時差
地球は 24時間で 1回 まわります。360度を 24で わると、15度です。つまり、東西に 15度 はなれると、太陽が いちばん 高く なる 時こくが 1時間 ずれます。
たとえば、出発した 港の 時計で 14時の ときに、いる 場所の 太陽が いちばん 高く なったと します。ずれは 2時間ですから、港から 西へ 30度 はなれて いると 分かります。
ここで こまるのが 時計です。ゆれる 船の 上で、何か月も くるわずに 港の 時こくを 守れる 時計が いります。むかしは、それが ありませんでした。
地球は24時間で360度回るので、経度が15度ずれると、太陽が真南に来る時刻が1時間ずれます[3]。つまり経度は、基準にした場所の時刻と、今いる場所の時刻の差から求められます。
たとえば、出発した港の時計が14時を指すときに、今いる場所で太陽がいちばん高くなったとします。2時間の差は30度なので、港から西へ30度離れていると分かります。
問題は時計です。揺れる船の上で、何週間も港の時刻を狂わずに保つ時計が、当時はありませんでした。緯度は太陽の高さを測るだけで済んだのに、経度は「正確な時計」という別の技術が必要だった。だから経度が長い間の難問になりました。
東西の位置は、太陽の高さでは分からない。手がかりは時刻の差だ。地球は24時間で360度自転するため、経度15度が1時間の時差に当たる[3]。経度は、基準地の時刻と現地の時刻(太陽が南中する時刻)の差から求められる。例:基準港の時計が14時のとき現地で正午なら、差2時間×15度=30度で、基準地の西30度になる。
では、何が難しいのか。緯度が太陽や星の高さだけで足りるのに対し、経度には、長期の航海でも基準地の時刻を保つ時計が必要だった。この時計にどこまでの精度を求めるかが、次章の賞金の条件に直結する。
4. 時計に 賞金が かかったって ほんとう?
4. 議会が賞金を出した ── 経度法とハリソンの時計
4. 議会は正確な時計に最高2万ポンドをかけた ── 1714年の経度法とハリソンのH4
1714年、イギリスの議会は、東西の 場所を せいかくに はかる やり方に、賞金を 出すと 決めました。いちばん 高い 賞金は 2万ポンドです。
ハリソンという 人が 作った 時計は、1761年に 港を 出た 船で ジャマイカまで 81日 のせて いきました。ついた あと、ジャマイカの 場所で わかっている 時こくと くらべると、5秒 おくれて いただけでした。5秒は、場所に すると だいたい 1かいりの ちがいです。
ただし 賞金は、ぜんぶ もらえた わけでは ないと いわれて います。いろいろな わけが あったようです。
1714年、イギリス議会は経度法で、経度を精度よく測る方法に賞金を用意しました。誤差が1度(約60海里)以内なら1万ポンド、40海里以内なら1万5000ポンド、30海里(約0.5度)以内なら最高の2万ポンドです[5]。
この難問に挑んだ一人が、時計職人のジョン・ハリソンです。彼の海洋時計H4は、1761年11月18日にポーツマスを出た船でジャマイカへ向かい、81日の航海のあとで5秒遅れただけでした。5秒は経度で約0.02度、約1海里の誤差にあたります。1764年のバルバドス航海でも、遅れは39秒以内だったと伝えられます[6]。
ただし、ハリソンは賞金を満額では受け取っていません。総額23,065ポンドを受け取ったものの、政治的な事情で正式な賞は得られなかったとされます[6]。ポンドは今のお金に直す数字に幅があるので、円には直しません。
議会が賞金を出すほどの難問に、どこまでの精度が求められたのか。1714年の経度法は、精度に応じて賞金を定めた。誤差1度(約60海里)以内で1万ポンド、40海里以内で1万5000ポンド、30海里(約0.5度)以内で最高2万ポンド[5]。1度=60海里なので、30海里は0.5度で、上の計算と合う。
この条件にどこまで迫れたか。時計職人ジョン・ハリソンの海洋時計H4は、1761年11月18日にポーツマスを出港した船に載り、ジャマイカへの81日の航海後、既知のキングストンの経度と比べて5秒遅れだった(約1海里の誤差)。1764年のバルバドス航海でも39秒以内に収まった[6]。時間5秒は、経度では15度÷3600秒×5秒≒0.02度で、赤道付近なら1海里前後に当たる。
ところが、賞金は満額では支払われなかった。総額£23,065を受け取ったが、政治的事情で正式な賞は得られなかったとされる[6]。この点は英語版Wikipediaの要約に基づくため、原資料での確認が望ましい。
5. 時計の ほかに、月を つかう やり方も あったの?
5. 時計だけが答えではなかった ── 月と星の角度から時刻を知る方法
5. 時計だけが答えではなかった ── 月と星の角度から基準地の時刻を知る方法
じつは、時計が なくても 東西の 場所を しらべる やり方が ありました。よぞらでは、月が 星の そばを 少しずつ 動いて いきます。月と 星の あいだの 角度を はかります。その 角度に なるのは グリニッジで いつかを、本に のっている ひょうで しらべると、グリニッジの 時こくが 分かります。
それと、いる 場所の 時こくを くらべれば、経度が 出せます。ただ、けいさんが たいへんで、時計が 安く なると、あまり 使われなく なりました[10]。
6. 0度の 線は、だれが 決めたの?
6. 経度0度は「約束」で決まった
6. 0度の線は誰が決めたのか ── 1884年の採決
赤道は、地球が まわる ときの まんなかの 線なので、しぜんに 決まります。でも 経度0度の 線には、そういう 決まりが ありません。
1884年、アメリカの ワシントンで 集まりが ひらかれ、みんなで 投票して、イギリスの グリニッジ天文台の 近くを 通る 線を 0度に しました。22人が さんせい、1人が はんたい、2人は どちらにも 手を あげませんでした。
全員 いっちでは なかったのです。当時の 海の 地図の 多くが すでに グリニッジを もとに していて、使いつづけやすい ことが 大きかった と いわれます。
赤道は、地球の自転軸から自然に決まります。ところが経度0度の本初子午線には、そういう自然な決め方がなく、位置は人が決めた約束です。グリニッジ天文台の近くを通るのも、慣習によるものです[3]。
1884年、アメリカのワシントンD.C.で国際子午線会議が開かれました(10月1日開会)。10月13日の投票は、グリニッジを本初子午線とする案に賛成22、反対1(ドミニカ共和国)、棄権2(フランス・ブラジル)でした。決議の採択は10月22日です。決め手の1つは、すでにあった海図の多くと合わせやすい、という実用面だったとされます[4]。
全員一致ではなく、フランスは1911年まで、日常の時刻にグリニッジ基準を採用しませんでした[4]。世界の基準は、少数の反対を残したまま、使いやすさを理由に決まりました。
時計の精度がそろっても、東西の測り方にはもう1つ決めごとが残る。どこを経度0度にするかだ。赤道は自転軸で定義される自然な基準だが、本初子午線の位置は恣意的で、グリニッジ王立天文台付近を通るのは慣習による[3]。自然に決まらないなら、誰かが決めるしかない。
その場になったのが、1884年10月1日開会の国際子午線会議(ワシントンD.C.)である。10月13日にグリニッジを本初子午線とする案の投票が行われ、賛成22・反対1(ドミニカ共和国)・棄権2(フランス・ブラジル)となり、10月22日に決議が採択された。既存の海図の多くとの連続性という実用面の論拠が大きかったとされる[4]。ただし全員一致ではなく、フランスは1911年までグリニッジ基準を日常の時刻に用いなかった[4]。
数字は英語版Wikipediaの要約に基づくもので、会議議事録の原典では照合していない。
7. 日本の 時計は、どこの 線で 決まって いるの?
7. 日本の時刻は、東経135度の線で決まっている
7. 日本の時刻は東経135度で決まり、測量の基準は東京・麻布台の点にある
日本の 時計は、東経135度の 線の 時こくを もとに して います。135を 15で わると 9です。世界の もとの 時こくより、9時間 はやい ことに なります。
明治19年に そう 決まり、明治21年の 1月1日から 使われて います。
日本の 場所を はかる ときの もとに なる 点も あります。経緯度原点と いい、東京都港区の 麻布台に あります。
自分でも しらべて みよう
自分でも調べてみたくなったら
自分でも調べてみたくなったら
今日できること ちずちょうや ちきゅうぎを ひらいて、自分の 町の 緯度と 経度を さがして みましょう。東経135度との ちがいを 出して、1度に つき 4分と して かけ算すると、太陽が いちばん 高くなる 時こくが、東経135度の 場所より 何分 はやいか おそいかが おおよそ 分かります。
ちずちょうが ない ときは、学校や 図書館の 人に 聞いて みましょう。
今日できること 地図帳や地球儀で、自分の町の緯度と経度を探してみましょう。東経135度との差を出し、1度あたり4分(15度で60分だからです)を掛けると、太陽がいちばん高くなる時刻が東経135度の場所より何分早いか遅いか、おおよその見当がつきます。
公式情報 日本の測量の基準については、国土地理院のウェブサイトの測地基準点の説明が見られます[9]。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
数字や年号は、検索結果や英語版Wikipediaの要約を経由した二次資料に基づくものがあり、原典での照合はしていません。
- 国立天文台 暦Wiki「緯度と経度」 https://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/wiki/C3CFB5E52FB7D0C5D9A4C8B0DEC5D9.html (緯度・経度の定義、1度と分・秒)
- Wikipedia "Latitude" https://en.wikipedia.org/wiki/Latitude (緯度の定義と測り方、1度の長さ)
- Wikipedia "Longitude" https://en.wikipedia.org/wiki/Longitude (経度の定義、本初子午線の性格、時差との関係)
- Wikipedia "International Meridian Conference" https://en.wikipedia.org/wiki/International_Meridian_Conference (1884年の会議と採決)
- Wikipedia "Marine chronometer" https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_chronometer (経度法と賞金)
- Wikipedia "John Harrison" https://en.wikipedia.org/wiki/John_Harrison (H4の航海記録と賞金)
- Wikipedia "Eratosthenes" https://en.wikipedia.org/wiki/Eratosthenes (地球一周の見積もりと地図)
- 神戸新聞 https://www.kobe-np.co.jp/news/sougou/202108/0014615441.shtml (日本標準時の制定)
- 国土地理院 測地基準点 https://www.gsi.go.jp/sokuchikijun/datum-main.html (日本経緯度原点)
- Richard de Grijs, "A (not so) brief history of lunar distances: Lunar longitude determination at sea before the chronometer" (arXiv:2007.14504) https://arxiv.org/pdf/2007.14504 (月と星の角度から時刻を知る方法、1765年の経度委員会の支持、1767年版の航海暦、時計が安くなって使われなくなった流れ。本文を取り出して確認した。ただし使われなくなった時期は「19世紀半ば」と大まかにしか示していない)
なおした ところ
更新履歴
更新履歴(改版の記録)
- 初版を公開。
- 中学生むけの文章を、問いとつなぎのある書き方に直した(事実・数字・出典は変えていない)。
- 題名と見出しを、専門語を知らなくても内容が分かる形に直した。経度法の賞金の中間の額を1万2500ポンドから1万5000ポンドに訂正した。「時計だけが答えではなかった」節(月と星の角度を使う方法)を足し、本筋に関係の薄い古代の天文学者の話を短くした。
- 低学年むけで、経度と時刻の関係、ハリソンの時計の「5秒おくれ」が何と比べた値か、月と星の角度から時刻が分かる手順を、分かりやすく書き直しました(先生の目での読み直しによる。事実は変えていません)。
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