古観測機器「渾天儀」の 3DCG 復元－27－

天文学史教材としての天体観測儀器 3DCG 復元【3】こんてん ぎ

古観測機器「渾天 儀 」の 3DCG 復元
柳澤洋文、福江 純（大阪教育大学）、冨田良雄（京都大学）
1. はじめになく、作成された時期も不明瞭であるが、観前回、前々回と日本で用いられた暦の背景測に特化させた新製渾天儀(後述)は保井春海について解説してきた。これら暦作成で欠かが作成したものである。渾天儀は教育用のもせないのが正確な天体観測で、そのため多くのと観測用のものとで分かれ、前者は主としの観測機器が開発、使用されてきた。て天球儀を表し、現存するものは日本の各地

そこで今回はその観測機器の一つであり、に見られるが、後者で実際観測に用いられた

中国で生まれ、多くの暦作成に関わった「渾大型のものは仙台藩天文方戸板保佑が製作し天儀」に注目したい。前回簡単な紹介をしたたものが一基現存するのみである（仙台市天ので、今回はこの機器の構造や観測方法を紹文台蔵）。

介するとともに、我々が行った 3DCG 復元とその教育利用について考察する。
以下、2 節で渾天儀の構造、観測方法を概観する。3 節で、渾天儀の 3DCG 復元を紹介する。4 節で今回のまとめと次回復元対象機器を説明する。
2. 渾天儀渾天儀（こんてんぎ）は、渾儀（こんぎ）、璿璣玉衡（せんぎぎょくこう）とも呼ばれる、中国由来の観測機器で、いくつもの環を組み合わせた球形の装置である。この「渾天」とは、中国で生まれた宇宙構造論の一つである、「渾天説」に由来する言葉だ。渾天説では、天体は観測者中心の巨大球に張り付いているとみなすもので、現在の球面天文学の考えと同じである。漢の武帝の時代(B.C.140～87)、
洛下閎が初めて渾天儀を製作したとされ、中国では天文学唯一の測器として歴代天官が用図1いたものであった。馬場信武著『初学天文指日光東照宮所蔵の渾天儀（[1]）

南』にその構造が詳しく載っている。
渾天儀は 4 本の竜形の柱で支えられた環形

2.1

渾天儀の構造の装置で、導入天体の時角や赤緯を求めるこ

渾天儀は六合儀（天経環、天緯環、地平環）、とが出来、主な恒星や惑星の位置測定に用い三辰儀（赤道環、黄道環、白道環）、四游儀（可られた（図 1）。日本への流入時期は定かでは

動の天体を導入する覗き穴を施した筒を備え

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■ 連載

天文学史教材としての天体観測儀器 3DCG 復元【3】 ■る環）を集合させた‘赤道座標系’の天球を水平を保つ。水準器の役割を果たす。これは表す構造を持っている。

固定環である。
・二、天経双環… 天球で言う子午線を表わす双環。去極度（北極からの角度）を表わす目盛が刻まれている。角度目盛りは全周365.25 度で表す周天度である。これも固定環である。
・三、天緯環… 天の赤道を表わす単環。時角を表わす目盛が刻まれている。これも固定環である。
・四、四游環…可動する双環。二点を子午線上で留め、その回転軸を北辰(北極)に向ける。
この軸を直距（ちょっきょ）と呼び観測地の緯度とする。四游環には去極度を表わす目盛が刻まれている。
・五、玉衡… 玉衡… 四游環に付属する天体
観測‘筒’内空で、両端に円孔を穿ち天体を窺い、去極度を測る。

図 2

保井春海の新製渾天儀（[1] 図 3・3を編集）

2.2

渾天儀での観測渾天儀での観測手順を簡単に説明する。
一方、図 2 の渾天儀は、貞享暦作成者の保井春海(前回を参照)が中国の渾天儀を改良し、 ① 直距を天の北極に向ける。渾天儀は水平環観測に特化させたものだ。本来の渾天儀からで水準を保ち、観測地の緯度と合うように直三辰儀を省いた構造をとり、より扱いやすく距の角度を調節する（赤道儀でいう極軸合わなっている。

せのようなもの）。

特にこの渾天儀は保井春海著『天文瓊統』
巻一渾天の条にその構造、環の径の値につい② 玉衡を覗き、天体に照準を合わせる。て詳しく載っており、この後の 3DCG 復元に③ 時角は天経環が子午線であるので、玉衡が使用する。

図 2 の各環に一～五まで記号を振ったので、 付属している四游環の位置を天緯環（天の赤まずはそれぞれ対応する環を順に見ていこう。 道）に刻んだ目盛から読み取る。
・一、地平環… 渾天儀を水平に保つ環。輪

④ 去極度は天緯環が天の赤道であるため、四の中心に溝が掘られておりそこに水を満たし、 游環に刻んだ目盛で読み取る。
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図4

渾天儀の数値変換－29－※一尺 30.3cm として換算([10]を参考)

このように渾天儀は一度に天体の去極度、時角を環の目盛から得ることが出来る。先行

3. 新製渾天儀の 3DCG 復元
3.1

数値変換

研究（[10]）は江戸時代、京都梅小路天文台

前述したとおり、保井春海著「天文瓊統」に据え置かれていた保井春海設計・製作の渾

巻一渾天の条には春海の新製渾天儀の詳しい天儀の台石（円光寺に現存）と書物を基に、径の値が載っている。その中略原文を以下に春海の新製渾天儀の実物復元、及び試験観測載せる。

が行われた。その研究結果から観測結果と実際復元してみて分かった改良すべき点などが載っている。是非ご一読いただきたい。

地平単環、内径二尺四寸、闊一寸、厚四分(後略)
天経立双環、経二尺四寸、闊五分、厚三分(後略)
天緯単環、経二尺三寸八分、闊四分、厚二分(後略)
四游環、径二尺二寸、闊五分、厚三分(後略)玉衡、長二尺二寸五分(後略)
ただこの値では分かりにくいので現在の単位法に則り、換算した図を載せる（図 4）
3.2

3DCG 復元

図 4 を 基 に 我 々 は 3DCG 作 成 ソ フ ト「Shade」を用いて復元を行った。図 5 が
図3

円光寺に現存する渾天儀台石([1])

3DCG で復元した渾天儀の全体像である。

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■ 連載

図5

天文学史教材としての天体観測儀器 3DCG 復元【3】 ■3DCG 復元渾天儀全景

図8台＋地平環＋天経環（子午線）

図 5 では少し分かりづらい（各環の位置関係など。白黒ということもある）ので、Shadeのレンダリング範囲を指定し、以下台石から順に環を付加して示していく。

図 9台＋地平環＋天経環＋天緯環（天の赤道）
図6台＋地平環

図 10
図 7

地平環の水準器（中央の溝に水が満た台＋地平環＋天経環＋天緯環＋四游環

されている）
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献

[1] 渡辺敏夫（1987）『近世日本天文学史 上下巻』，恒星社[2] 堀源一郎 編（1981）『現代天文学講座 14
天文計算セミナー』，恒星社[3] 中山茂 編（1982）『現代天文学講座 15 天文学史』， 恒星社[4] 中山茂 編（1983）『現代天文学講座 別冊天文学人名事典』，恒星社[5] 湯浅光朝（1957）『解説 科学文化史年表著』，中央公論社[6] 斉藤国治（1982）『飛鳥時代の天文学』，
図 11

四游環の構造（直距を北極星（極軸）に合わせ、可動する玉衡で天体を捕捉する）

河出書房新社[7] NHK テレビテキスト（2011）『趣味工房シリーズ

4. 今回のまとめ、次回復元対象の観測機器
図 5 から図 11 まで示したように、Shade直伝和の極意

あっぱれ！江戸のテクノロジー』，NHK 出版[8] 浅見恵 編

安田健 編 科学書院 （2001）による渾天儀の 3DCG 復元を行った。このよ『日本科学技術古典籍資料

うな 3DCG 復元を行うことで、文献の絵では1、天文学篇 2』，霞ケ関出版

イメージし辛かった機器の詳細を簡単に見て取れるものに仕上がった（特に Shade は扱い[9]～ 天文学篇

国立天文台図書室 webpage

http://library.nao.ac.jp

やすく、非常に簡単に 3DCG を作成すること[10] 梅小路天文台渾天儀の復元（2000） 京が出来る）。またこの場で紹介することはでき

都天文めぐり・地連協共同プロジェクト

ないが、渾天儀のアニメーションレンダリング復元も行っている。アニメーションにすることで、実際の動きも合わせて提示できる動画教材に仕上げることにも成功した。
カラー画像や動画については、大阪教育大学天文学研究室のホームページなどで、順次、掲載していく予定である。
次回は予告していた通り、太陽の南中高度を測定し、一太陽年を求めることが出来る観測機器、「圭表」の復元結果を紹介する。
「圭表」は渾天儀同様、中国、日本の暦史上重要な機器であるので、その構造、使用方法、3DCG 復元について説明するつもりである。

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柳澤洋文