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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

海の まんなかで、じぶんの いる 場所を どうやって 数字で いうの?

海の真ん中の「ここ」を数字で言うには ── 南北は星で分かり、東西には時計が要った

海の真ん中で自分の位置を数字で言うには ── 南北は空で分かり、東西には時計と世界の約束が必要だった

分野:歴史・文化

海の まんなかには、道も 家も ありません。それでも 船に のる 人は、「いま ここに いる」と 数字で いえます。

ふしぎな ことに、南北の 場所は 空を 見れば すぐ 分かったのに、東西の 場所は とても むずかしかったのです。それは なぜでしょうか。

1714年、イギリスの議会は、船が東西のどこにいるかを正しく知る方法に、最高2万ポンドの賞金を用意しました[5]。南北の位置は、太陽や星の高さを測れば昔から分かっていたのに、です。

東西の位置がそこまで難しかったのはなぜか。そして、経度0度の線はどうやって決まったのか。実は自然には決まらず、人が話し合いと投票で決めました。緯度と経度の成り立ちを、時計の話を中心にたどります。

南北の位置は空を見上げれば分かったのに、東西の位置には、なぜ正確な時計が要ったのか。英国は1714年の経度法で、30海里(約0.5度)以内の精度に最高2万ポンドの賞金を掛けた[5]。それほどの難問だった。

しかも、経度0度の線、すなわち本初子午線は、赤道と違って自転軸から自然には決まらない[3]。では、誰がどうやって決めたのか。1884年の国際会議の採決と、日本の標準時が東経135度である理由まで、出典つきでたどる。

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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つ目は緯度いどです。赤道せきどうを 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。北極きょくは 北へ 90度です。

2つ目は経度けいどです。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、緯度いどが 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、夏至げしの 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。

お昼に太陽がいちばん高くなるとき、その高さは緯度によって違います。この高さを測る方法は子午線高度法と呼ばれ、緯度はこうして求められました[2]。夜なら星の高さでも同じことができます。

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つの町で違うことと、町の間の距離から、地球一周の長さを見積もったと伝えられています[7]。太陽の高さの差から場所の違いを読む考え方は、とても古いのです。ただし、当時の距離の単位の長さが確定していないので、見積もりがどれほど正確だったかは言い切れません。

南北の位置は、空を見上げるだけで分かった。子午線高度法、すなわち太陽や星が真南(真北)に来たときの地平線からの高さを測れば、緯度が決まる[2]。では、この考え方で古代の人は何をしたのか。

前3世紀のエラトステネスは、アレクサンドリアとシエネで夏至の正午の太陽の角度差が約7.2度(円の1/50)であることと、2地点の距離から、地球一周を見積もったと伝えられる[7]。太陽の高さの差から場所の違いを読む考え方は、古代からあった。ただし当時の距離の単位(スタディア)の長さが確定しないため、見積もりの正確さは断定できない[7]。緯度の方は、こうして古くから扱えたわけだ。では、東西はどうか。

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 賞金しょうきんが 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、イギリスの議会ぎかいは、東西の 場所を せいかくに はかる やり方に、賞金しょうきんを 出すと 決めました。いちばん 高い 賞金しょうきんは 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秒びょう 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 賞金しょうきんは、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、経度けいどが 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]。

経度を知る方法は、時計だけではありませんでした。月は夜空で星の間を動いていくので、月と明るい星(または太陽)の間の角度を、船の上で測ります。グリニッジでその角度になる時刻は天文表に載っているので、その時刻と今いる場所の時刻の差から、経度が出ます[10]。

この方法のための表を毎年出す「航海暦」は、1765年に英国の経度委員会が作ることを支持し、最初の版は1767年版として出ました[10]。ただ、角度の補正の計算が面倒で、時計が手ごろな値段になる19世紀半ばには、使われなくなっていきました[10]。「時計が経度の問題を解決した」と一言でまとめると、実際の道のりより単純になりすぎます。

時計に賞金が掛かった一方で、時計を使わない方法も実用の競争相手だった。船上で月と太陽や明るい星の間の角度を測り、グリニッジでその角度になる時刻を天文表で調べて、現地時刻との差から経度を出す(月距法)[10]。

1765年に英国の経度委員会がこの表を毎年出す航海暦の作成を支持し、最初の版は1767年版として出た[10]。ただし角度の補正計算が煩雑で、時計が手ごろな値段になる19世紀半ばには使われなくなっていった[10]。「時計が経度の問題を解決した」と一言でまとめると、実際の経緯を単純にしすぎる。

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

赤道せきどうは、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 経度けいど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 投票とうひょうして、イギリスの グリニッジ天文台てんもんだいの 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、東経とうけい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。

明治めいじ19年に そう 決まり、明治めいじ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。経緯度原点けいいどげんてんと いい、東京都港区の 麻布台あざぶだいに あります。

日本の標準時は、明治19年(1886年)7月12日の勅令で、東経135度の子午線の時刻と定められ、明治21年(1888年)1月1日から実施されました[8]。135を15で割ると9なので、世界標準時とは9時間の差があります。

土地を測るときの基準の点は、東京都港区麻布台二丁目にある日本経緯度原点です。経度は東経139度44分28秒8869、緯度は北緯35度39分29秒1572と、国土地理院が示しています[9]。

2つの数字は、90度や180度のようにきりのよい値ではありません。それでも、この点から測ることで、日本の地図がひとつにつながっています。

では、この世界の約束の上で、日本の時計はどの線に合わせているのか。日本の標準時は、明治19年(1886年)7月12日の勅令第51号で東経135度の子午線の時刻と定められ、明治21年(1888年)1月1日に実施された[8]。135÷15=9で、世界標準時との差は9時間になる。

もう1つ、土地を測る側の基準がある。日本経緯度原点は東京都港区麻布台二丁目18番1地内の金属標にあり、東経139度44分28秒8869・北緯35度39分29秒1572とされる[9]。日本の測量の基準となる点である。

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 緯度いどと 経度けいどを さがして みましょう。東経とうけい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、東経とうけい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]。

今日できること 地図帳の索引で自分の町の緯度・経度を調べ、東経135度との差に4分/度を掛けて、太陽の南中時刻のずれを見積もる。実際の南中時刻は、日によっても動くため、あくまで目安になる。

公式情報 国土地理院の測地基準点の解説[9]。海外の一次資料に当たる場合は、英語版Wikipediaの参考文献欄が入り口になる([5]、[4])。

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。

  1. 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)
  2. Wikipedia "Latitude" https://en.wikipedia.org/wiki/Latitude (緯度の定義と測り方、1度の長さ)
  3. 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)
  4. Wikipedia "International Meridian Conference" https://en.wikipedia.org/wiki/International_Meridian_Conference (1884年の会議と採決)
  5. Wikipedia "Marine chronometer" https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_chronometer (経度法と賞金)
  6. Wikipedia "John Harrison" https://en.wikipedia.org/wiki/John_Harrison (H4の航海記録と賞金)
  7. Wikipedia "Eratosthenes" https://en.wikipedia.org/wiki/Eratosthenes (地球一周の見積もりと地図)
  8. 神戸新聞 https://www.kobe-np.co.jp/news/sougou/202108/0014615441.shtml (日本標準時の制定)
  9. 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)
  10. 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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