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 トップページ電気と磁気の?(はてな)館 > No.83 圧電材料の振動を利用したセンシング技術
電気と磁気の?(はてな)館

圧電材料の振動を利用したセンシング技術

船舶ナビゲーション用に発明されたハリソンのマリン・クロノメータ
 カーナビゲーションシステムなどでおなじみの“ナビゲーション”とは、もともと船舶の航法を意味する言葉です。GPS衛星からの電波により、地球上のどこでも正確な位置情報が得られる現在とちがって、昔は陸地の見えない大洋を航海することは危険を伴いました。そこで、羅針盤をはじめ、さまざまな航海用具が考案されました。
 現在位置の緯度は、北極星や太陽の高度から比較的簡単に知ることができます。しかし、経度の測定は困難で、大航海時代には羅針盤で進行方向を確かめつつ、ハンドログと呼ばれる用具で船舶の速度を求めて航行距離を計算し、これを海図上に書き込みながら航海を続けました。  
 ハンドログは大きな糸巻のような用具です。一定間隔の結び目をつけたロープが巻かれていて、ロープの先端には木片が取り付けられています。木片を海に投げ浮かべ、砂時計の砂が落ちるまでの一定時間内に、船から遠ざかる木片までの距離を、ロープの結び目を数えることで求め、速度を計算しました。船舶の速度の単位ノット(knot:毎時1海里=1,852m/時)は、ロープの結び目(knot:ノット)に由来します。
 しかし、このナビゲーションは精度が低く、大航海時代を経た18世紀においても、現在位置の把握を誤って座礁するといった海難事故が後を絶ちませんでした。そこで、イギリス議会は、最高2万ポンドの賞金をかけて、正確な経度測定法を公募しました。これに応えて製作されたのが、木工技師ハリソンのマリン・クロノメータです。
 マリン・クロノメータは経線儀とも呼ばれますが、その実態は高精度な機械時計です。誤差の少ない時計があれば、航海中の太陽の正中時(その地点の正午)と時計が示す時刻(出発地の時刻)との時差により、正確な経度がわかるのです(時差1時間で経度差15°)。ハリソンのマリン・クロノメータは、船舶の揺れや気温変化などの影響を軽減することで、年差が約30秒という驚異的な精度を達成し(1759年の4号機)、20世紀にクォーツ時計が発明されるまで、高精度な機械時計の代名詞として世界に名を馳せました。今日でも、公的機関(COSC:スイスクロノメーター検定協会)による厳しい精度検定に合格した機械時計には、クロノメーターの名が与えられています。






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