愛媛県総合科学博物館研究報告，#１１，５９−６６，（２００６）

事業報告

サイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」実施報告
藤本光章*

A report on the science show “Science of the clock”
Mitsuaki FujimotoWe spend our daily life with clocks. How could the people get to know time before the clock was created? This
report is about the science show ”Science of the clock ” of this museum on three months, and describes the historyof the clock and the structure of the sundial and the water clock, the mechanical clock.

はじめに入れていったのかを伝えるとともに，この進歩が科学技術の発展にも寄与したことを示すように心がけた．
そのため，次の構成でショーを組み立てた．

１秒２秒…．１分２分…．１時間２時間…．私たちはいつも時計を見ながら生活している．朝には目をさま（１）日時計の実験
太陽が動くと同時に影も動く．その影の位置，動し，ご飯を食べ，学校や職場へ行く．その時々で常に時きを見ていたことを説明した．

計を確認し，時間を知ろうとする．しかし，現在のような時計のない時代の人たちはどのようにして時間を知る（２）水時計の実験
太陽が出ていない時に時間を知るための方法としことができたのだろうか．て器に入れた水が流れ落ちる現象を利用したことを時計の歴史や仕組みを紹介するため，平成１７年６月か説明した．

ら９月までの３ヶ月間においてサイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」を実施した．本稿ではその実（３）機械式時計の実験
正確な時間を刻む方法として，動かすための動力施内容について報告する．

や一定のリズムを刻むための調速，動力からの力を実施概要伝達する歯車など時計の基本的な仕組みを説明した．
（４）時間感覚を調べる実験
人間にある時間の感覚を調べる実験を行った．

実施期間：平成１
７年６月１８日（土）〜９月１１日（日）実験時間：２０分程度
開演時刻：平日

実験器具の製作・開発

１
１：３０〜，１４：００〜

学校休日 １
１：００〜，１３：００〜，１５：００〜
対日時計実験機（写真１）

象：一般

木板に東西南北を記し，２４"の丸棒を立てた．太陽に目 的 と 構 成

見立て，自由に動かせるよう棒の先に電球を取りつけた．一方向の光にするためカバーをして，必要な部分だ

このサイエンスショーでは，時間を調べるためにどのけ穴を開けた．ステージの照明を消し，電球にあかりをような時計が登場したのかを日時計，水時計，機械式時灯して木板に棒の影を映した．太陽に見立てた電球を東計の古い順に仕組みと合わせて解説した．その中で，よから南，西に移動させると，影が西から北，東へと動い

り正確な時間を知るために時計がどのように改良され進ていく様子が分かるようにした．

歩していったのかを紹介した．時計の歴史を知ることで，人々がいかに時間を大切にし，時間を知る術に力を水時計実験機（写真２）
紀元前１４００年ごろ登場した底の側面に穴の開いた水瓶＊愛媛県総合科学博物館

学芸課

科学技術研究科

Dept. of Science and Technology Ehime Pref. Science Museumの模型を製作した．粘土ですり鉢状の水瓶を作り，底の側面に直径４!の穴を開けた．外側には模様をつけ，内―５９―

サイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」実施報告

内側には目盛りとなるように等間隔に溝を刻み，水が減る

容様子を視覚的及び触覚的に理解できるようにした．
（１）日時計の実験
水圧実験機（写真３）

今から５０００年以上もの昔，人々は１日の始まりと終わ

水の出る量が一定でないことを説明するために円柱のり，作物を植える時期，収穫をする時期などを太陽の光

アクリル容器に下から２．
５"，１３"，２
３．
５"の三箇所に，が作る影の動きを見て生活をしていた．その時登場した

直径７!の穴のあいたアクリルの筒を差し込み，水が入日時計について，簡易日時計と太陽の代わりに光源を用った状態で同時に出した時に，水の出る圧力の違いが分意し，太陽（光源）が動くと同時に影がどのように動く

かる実験機を製作した．水の出る様子が分かるように，のかを観察した（写真６）．

背景を白色にした．さらに容器を設置する高さを２０"にして，水の出方の差が出るようにした．また，出てくる（２）水時計の実験
曇天時や夜には測定できない日時計の欠点を指摘し，水同士が当たらないように若干筒の位置をずらした．

その後登場した水時計について紹介した．製作した水瓶
動力・調速実験機（写真４）に水を注ぎ，どの部分を見て時間を計っていたのかをク

錘のついた鎖がドラムに巻きつけられた動力部と棒テイズにした．出てくる水を観察すると，出てくる水の量ンプとガンギ車のついた調速部を組み合わせた冠脱進機が減っていくため，実際は水がめの内側を覗き込んだこの模型を製作した．錘が落ちる際にガンギ車が回転し，とを説明した（写真７）．その際，なぜ水の出る量が一棒テンプの爪をはじく．はじかれた棒テンプの上部には定でないのかを示すために，水圧実験機で実験（写真

両端に錘のついた竿があり，右回転，左回転を交互にし８）を行った．
また，水時計以外にも，砂時計や燃焼時計と呼ばれるて一定のリズムになるようにした．リズムよく動いていることが分かるように針を取り付けた．

時計が登場したことも簡単に紹介した．

歯車伝達実験機（写真５）（３）機械式時計の実験

木材で歯の数が２４個の歯車２枚と４８個の歯車２枚を製

正確な時間を調べるために，錘や歯車，振り子などを作し，組み合わせて力の伝達実験機を製作した．実験機

使用した機械仕掛けの時計が登場したことについて説明の裏側には，右の歯車の軸につながった取っ手があり，した．そして，機械式の時計がどのような仕組みで動く

その取っ手を回転させると中央の歯車に伝わり，さらにのかを「動力」「調速」「伝達」に分け，それぞれ実験で中央の歯車から左の歯車に伝わり回転するようにした．

説明した．

回転する速さが分かるように，それぞれの右の歯車の軸（動力）に黄色の針，左の歯車に緑色の針を取り付けた．右の針

初期の機械式時計は，錘の落下を動力として利用してが４回転すると，緑色の針が１回転する．歯車の歯の数いたことを説明した．そして実際に錘に鎖を付け，落ちや組み合わせ方で時針，分針，秒針の動きを正確に作りる様子を観察した（写真９）．しかし，本来時計のある出せることを示した．

べき正確な時間を刻んでいる姿にはならなかった．そのことから動力があるだけでは時計にはならず，調整が必

ゼンマイ実験機要であることを説明した．

錘の次に登場した動力のひとつとして，ゼンマイを説（調速）明する実験機を製作した．軽く巻かれた薄い金属板を，錘が一定のリズムで落ちるための方法として，調速にさらに強く巻きつけることで巻きつけられた金属板が勢ついて説明した．棒テンプとガンギ車を組み合わせた動

いよく元に戻ろうとする力を観察できるようにした．

力・調速実験機で，動く仕組みを説明し，実際に錘を落とした時に，一定のリズムを刻むかどうかを観察した

振り子実験機（写真１０）．

脱進機よりもさらに正確な１秒を作り出すために登場（伝達）した振り子を説明する実験機を製作した．振り子の等時一定のリズムで動く動力を実際に時計の秒針，分針，性を説明するため，ひもの長さと錘の重さが違うものを時針へと導くための方法，伝達について説明した．伝達

３種類用意した．ひもの長さと錘の重さをそれぞれ５６"

手段としての歯車は，機械式時計の登場から現在まで使と１００#，３０"と１００#，３０"と２００#にして，ひ も を 取われており，歯車の歯の数や歯車の組み合わせによってり付けた支点から３０度ほど傾けて同時に離し，揺れ方の正確な時間を刻むことができることを模型で説明した

違いを観察する実験を行った．

（写真１１）．

―６０―

藤 本 光 章

また，時計の機構は時代とともに変化していったことることができた．

も説明した．より小さな時計を求めて動力は錘からゼンマイ，電池へと変わり，より正確な時間を刻む時計を求

参考文献

めて調速は脱進機から振り子，ひげゼンマイ，水晶発振

小峰龍男著（１９９９）：図解子へと変わっていったことを簡単に補足説明した．その談社，pp．
１０２−１０９．

中で，ゼンマイは薄い金属板を巻くことで元に戻ろうと

織田一朗著（１９９９）：ポピュラーサイエンス

織田 一 朗 監 修（２００４）：時 計 の 大 研 究．PHP 研 究 所，
pp．
４５−６４．

実験で説明した．
（４）時間感覚を調べる実験
最後に，人間の時間感覚がどれほど曖昧であるかを知るための実験を行った．目を閉じ，頭の中で１０秒間数えて旗をあげ，その時のタイムを計るという単純な実験で，ゲーム感覚で挑戦してもらった（写真１４）
．
問

題

点

水時計の実験では，水瓶の内側の様子が見えにくかった．そのため，CCD カメラでステージ横のディスプレイに映した．
水圧の実験では，背景を白色にしたにも関わらず，水が透明であったため，見えにくかった．そのため，絵の具で水に色をつけたが，実際水を出したとき水が細く噴出していたため，結局は色水であっても見えにくい状態であった．再度検討する必要があると考える．
動力・調速の実験では，仕組み自体を簡略して製作したため，取り付けた針（木材）の重さの影響で，早くリズムを刻むときとゆっくりリズムを刻むときがあった．
そのため，針の重さによる影響を減らすため，動力と調速の間に歯車を入れて，負荷がかからない構造にすべきであったと考える．
まと時計と人間．裳華房，pp．
１−８２．

する力が動力として使われたこと（写真１２）や振り子の振れ方で正確な１秒を作り出していたこと（写真１３）を古代・中世の超技術３
８．講め

今回は，テーマが身近にある時計で，興味を引く内容であったが，実際の機械式時計の内部機構が複雑であったために，基本的な機構である動力，調速，伝達の３つに分けて説明できるように実験器具を製作した．分かりやすいように簡潔な機構にしたため正確な時間を刻めるものにまで仕上げることができなかった．今後は正確な時間が刻めるように簡潔な機構でしかも精度の高いものに改良したいと考えている．
最後に実施した時間感覚を調べる実験は，唯一体験できる実験であったため，人気が高かった．実際に実験を行ってみると１０秒という短い時間でも人それぞれバラバラなタイムで，人の感覚がどれだけあいまいであり，時計というものがいかに必要不可欠であるのかを実感させ―６
１―

サイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」実施報告

写真１ 日時計実験機

写真２ 水時計実験機

写真３ 水圧実験機

写真４ 動力・調速実験機

写真５ 歯車伝達実験機

写真６ 日時計の実験―６２―

藤 本 光 章

写真７ 水時計の実験

写真８ 水圧の実験

写真９ 動力の実験

写真１０ 調速の実験

写真１
１ 歯車の伝達実験

写真１２ ゼンマイの実験―６３―

サイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」実施報告

写真１３ 振り子の実験

写真１４ 時間感覚を調べる実験―６４―

藤 本 光 章―６５―サイエンスショー「チクタク！時計のサイエンス」実施報告―６６―