Repsold自記マイクロメーター ― 星を追って時刻を記録する

星を待つ観測から、星を追う観測へ#

Repsold（レプソルト）の自記マイクロメーターは、子午儀や子午環の接眼部で星像を移動する糸と重ね、その糸が決まった位置を通る時刻を電気的に記録する装置である。英語では self-registering micrometer、impersonal micrometer、発展形を含めて traveling-wire micrometer と呼ばれる。ここでいうマイクロメーターは、工作物を挟む測定器ではなく、望遠鏡内の像の位置を精密ねじで測る器具を指す。1 2

時計との接点は、時計自体を調速することではなく、天体から時計の補正を求める観測にある。従来の固定糸方式では、星が糸を横切ったと判断した瞬間に観測者がキーを押した。その判断と操作には観測者ごとの偏り、すなわち個人差が入り込む。自記方式では、手の仕事を「瞬間に反応すること」から「星と糸を連続して一致させること」へ変える。1 2

ねじ・移動糸・接点・記録器#

手動でも記録は自動になる#

観測者は接眼部のねじを回し、視野内を進む星像を移動糸で追う。ねじとともに回転する接点機構が、既知の位置で電気信号を発生させ、クロノグラフへ送る。記録されるのは、星そのものの検出信号ではなく、星に合わせた糸の位置に対応する時刻である。このため、糸が星からずれれば、そのずれも観測へ入り込む。1 2

Gillはさらに、ねじによって糸と接眼鏡をともに動かし、追尾中の星と糸が観測者の視野でほぼ静止して見えることを重要な条件としている。単に糸だけを動かす場合とは、観測者が見る運動の状態が異なる。1

「自記」は駆動まで無人という意味ではない。米国海軍天文台で1911–1918年に使われた6インチ子午環では、Warner & Swasey製のRepsold型手動装置を使用していた。Hammondの報告によると、近接した一対の糸で星を追い、接眼部前方の反転プリズムを二位置にして観測し、星像を二分する仕方と運動方向に由来する誤差を抑えていた。3

時計仕掛けを補助にする#

連続してねじを回す負担を減らすため、時計仕掛けで主運動を与え、観測者が追尾を補正する方式が現れた。Gillは1901年のH. Struveとその後のFritz Cohnによる報告を紹介している。円錐を一定に回転させ、それに押し付ける円板の接触位置を変える摩擦伝動によって、ねじの回転速度を調整する方式である。星の赤緯によって視野内の速さが異なるため、一つの一定速度では足りない。1

駆動を自動化しても、記録時刻の基準や望遠鏡の向き、糸と星の一致の検査が不要になるわけではない。1 2

精度をどう確かめたか#

Hammondは人工星を動かす試験装置を用い、人工星側が自動的に作る基準記録と、通常と同じように追尾した観測記録を比較した。これは観測者同士が一致するかだけでなく、絶対的な個人差を調べる試験である。実際の時計星の観測から求める相対差とも比較した。3

結果は、自記方式でも補正が残ることを示す。たとえば時計星からHammondの系へ合わせる相対補正は、Frederickson、Rines、Wylie、Astonについてそれぞれ−0.007秒、−0.021秒、＋0.005秒、＋0.005秒であった。この値は、同じ装置・観測系列で得られたものである。極に近い遅い星については人工星試験の決定が弱く、著者自身も解釈を留保している。3

Wattsも1944年に、Repsoldの手動方式は個人差を大幅に減らしたが、除去はしなかったと説明した。2

電動化から記録方式の転換へ#

Wattsが取り組んだ問題には、赤道付近と赤緯89度付近との間で必要な追尾速度が約1対0.017に及ぶことがあった。1929年に小型同期電動機でねじを直接駆動する試験を始め、供給電流の周波数で速さを変え、短時間の周波数補正で星との一致を保つ方式を採った。1933年には6インチ、1936年には9インチ子午環へ採用されたと報告している。2

従来は「糸が指定位置を通った時刻」を記録したため、星の動きが遅いと信号間隔も長くなった。Wattsは1938年から、基準時計が定める時刻にねじ頭の目盛を撮影する逆の方法を試した。「位置から時刻を得る」方式から「時刻を定めて位置を読む」方式への転換である。1940年には駆動周波数の発生器も電子式へ改めた。機構、電気制御、写真記録を組み合わせた発展だった。2

成立と技術史上の意義#

GillはRepsoldの提案を『Astronomische Nachrichten』第2940号、詳しい二形式の記述を第3377号に結び付けている。Wattsは実用形への発展を1889–1895年とまとめる。提案、設計記述、天文台への採用を通じて発展した装置である。1 2

その歴史的な意義は、連続追尾、位置接点、時計記録へと測定作業を組み替え、その残差を実験で検査したことにある。1 2 3

年表#

参考文献#

1. David Gill, “Micrometer”, Encyclopædia Britannica, 1911年版、自記方式と時計仕掛けの節。閲覧2026-11-13。
2. C. B. Watts, “Experiments in the Design of the Traveling-Wire Micrometer”, The Astronomical Journal, 50, 1944年、pp.179–182。閲覧2026-11-13。
3. J. C. Hammond, “Personal Errors in the Use of a Self-Registering Micrometer”, The Astronomical Journal, 33, 1921年5月20日、pp.155–157。閲覧2026-11-13。