質問: 水平型、こま型などの種類がある、太陽の方向によってできる影を利用した時計は何でしょう?
回答: 日時計

タイトル: 日時計
一般に、太陽の影を利用する。基本的には、針状や棒状のもの(指時針)の影の位置で時刻を読み取る。針や棒の代わりに、三角形の「一辺」を一種の針や棒に見立てて、三角形の影の「境目」、つまり影と影でない部分の境界を読み取るものもある(人が触れられる位置に設置されるものではこれが最も一般的であり、日本ではこのタイプが一番普及している)。針や棒の影の先端の一点の位置で時刻を読み取る精密なタイプもある。指時針の方向に着目しておおまかに分類すると、地軸(地球の自転の軸)と並行になっているタイプと、地面に対して垂直に立っているものに分類することもできる。前者が一般的であり、後者はやや例外的であり特に「柱型日時計」などと呼ばれる。指時針が地軸(地球の自転軸)と並行のものは、北半球に設置する場合は、指時針の延長上が天の北極を指すように設置する。南半球に設置する場合は、天の南極を指すように設置する。

タイトル: 日時計
水平式日時計(すいへいしき- 、英: horizontal dial)は、文字盤が水平のもの(地面と平行のもの)。文字盤の目盛りは三角関数を使用して計算されるので均等にならない。(三角関数を使わず作図により目盛りを得る方法もある。その方法は#ギャラリーに掲載。)日本では最も一般的で、垂直式よりはるかに多い。日陰にならない場所に設置され、太陽さえ出ていれば、1台で日の出から日没まで使用できる。小型のものは台の上に設置すると見やすくなる。庭園の地面に大型のものを設置する場合「庭日時計」と呼ばれる。また文字盤をガラス板などで作り、高い地点に設置することにより、下方から見上げるよう設計する方法もある。垂直式日時計(すいちょくしき-、英: vertical dial)は文字盤が地面に対して垂直のもの。建物の外壁などに設置する。

タイトル: 日時計
さらにこの影の位置を天文学的な計算から算出し、正午専用日時計をあらかじめ作って設置することも可能である。正午ちょうどの太陽は、数字の8の字を寝かせたような、不規則な位置の変化(アナレンマ)をしたのち、1年かけてまた元の位置に戻る。日本では各地の郵便局に機械時計が配備されたが時刻を合わせるのに正午計が用いられた。

タイトル: 日時計
文字盤の目盛りは 水平式同様、三角関数を使用して計算されるため均等にならない(水平式同様に三角関数を使わず作図することもできる)。建物が完全に真南を向いていなくても、設計により補正は可能。ただし1日で最大12時間までしか表示できず、日時計が建物自体の影に入ってしまうと使用できない。これを防ぐには複数の壁面に日時計を設置することになる。ヨーロッパ諸国では多く見られる(教会堂や市庁舎の壁面など)。だが日本ではほとんど見られない(日本では大阪造幣局前の道路にあるが指時針が失われている。以前は造幣局近くの桜宮橋たもとにあったが、いつ・誰が設置したのか分かっておらず、新桜宮橋を架けるため現在の場所に移設された。)。コマ型日時計は独楽(コマ)のような形状の日時計である。文字盤の目盛りが均等になるという表示上の利点がある。アラビアの天文学ではノーモン(gnomon)という。

タイトル: 日時計
太陽の高度は季節により変わり、季節が変われば同じ時刻でも指時針の影の先端の位置(先端の一点の位置)は変わるので、季節ごとに異なる点を結ぶように時刻線を引いておけば、補正なしでどの季節の時刻も示すことができる。この文字盤の線は現代ではあらかじめ計算が可能である。柱型日時計は、文字盤の表示が複雑になることが欠点ではある。通常文字盤を2枚用意し、半年ごとに取り替えることで文字盤が複雑になりすぎることを回避する。大きな柱形日時計を作り正確な時刻線を引けば、たとえば公的な広場などの広大な地面に背の高いポール(旗竿)を指時針として立てて正確な時刻線を描けば、非常に正確な日時計になりうる。柱型日時計には、指示針の先端を用いず、時刻線と直交するような月名を示す線も配置して、つまり網目状の線で時刻を示すタイプもある。その写真を右に示す。

タイトル: ウゥナトークの円盤
エトヴェシュ大学の研究者たちは、ウウナートクの円盤が緯度測定器として使用できることを実証する研究に加えて、円盤を1対の太陽石と一緒に使用した場合、日没後50分まで真北を検出できた可能性があると主張した。 したがって「トワイライトコンパス」としても機能する。エトヴェシュのさまざまな研究者による2018年の調査によると、空の偏光測定によるバイキング・ナビゲーションは、曇りの日でも春分と夏至で驚くほど成功している。

タイトル: GPS腕時計
ただし、電波時計は世界の限られた地域でしか受信できないため、地球上のあらゆる場所で、受信に対応したGPS衛星の電波を受信する機能に置き換えたものである。モデルによっては位置情報も受信して、その場所のタイムゾーンに応じてローカル時刻や夏時間の切替も自動で行えるものもある。

タイトル: 直達日射計
英語ではpyrheliometerといい、ギリシア語の「pyr(炎)」、「helio(太陽)」に由来する。

タイトル: 日射量
日射量は、単位面積が単位時間に太陽から受ける放射エネルギーの量で測定する。つまり、放射照度を測定しており、単位はキロワット毎平方メートル (kW/m) またはワット毎平方メートル (W/m) がよく用いられる。

タイトル: 腕時計
続いてより効率に優れる全回転式ローター自動巻(ローターの回転方向を問わず歯車機構の組み合わせで一定方向の回転力を取り出し、ぜんまいを巻き上げられる)がスイスのロレックスで1931年に開発され、同社は「パーペチュアル」の名で市販、オイスターケースと呼ばれる防水機構とともにロレックスの名を広めた。初期のロレックス自動巻に代表される手法の弱点は、ローターの存在する分、手巻式ムーブメントに比して厚手でかさばってしまうことで、主要な時計メーカーは自動巻ムーブメントの改良過程で、薄型化と簡略化、効率良い動力の取り出し方を試行錯誤した。片方向回転式や、オメガの一部機種のようにローターの回転幅を制限した過渡的なモデルなども見られたが、1950年代以降は大幅に薄型化された両方向全回転式ローターの自動巻が本命となって普及、現在の自動巻腕時計では全回転ローター式が一般化している。

タイトル: トゥールビヨン (時計)
このように重力の悪影響を打ち消せることが、トゥールビヨンの最大のメリットである。それ故に、ポケットの中で長時間かつ任意の姿勢となってしまう懐中時計において、クォーツ時計が発明されるまでは精度を追求するために有効な機構であった。

タイトル: ジャイロ効果
3時から6時へ向かう間は逆に錘が振回り軸へと近づくため余剰となる運動量を吐き出し振れ回りを速める力を生み、針は盤面から遠ざかる方へと変形する。6時から9時の間は12時→3時と同様に振回を遅らせる力であるが、盤面から遠ざかる方向に変形。9時から12時の間は3時→6時と同様に振回を速める力で盤面へ近づく方向に変形する。整理すると9時から3時の間(時計の上半分)では盤へと近づく方向、3時から9時(下半分)では盤から遠ざかる方向の力が針へと加わる。これは即ち盤中心から9時を向く方向のモーメントの発生を意味する。この時計の9時方向のモーメントと釣り合う逆方向(3時方向)モーメント T が外部から加わっていることを示すのが前述のベクトル式である。振回運動を維持する限り常に働いている。

タイトル: 太陽十字
太陽十字(たいようじゅうじ、英語: sun cross, solar cross)または車輪十字(しゃりんじゅうじ、英語: wheel cross)は、円の中に十字を描いた太陽のシンボルである。このデザインは、特にヨーロッパにおける先史時代(新石器時代から青銅器時代)によく見られ、同時代の文化の象徴である。シンボルの普遍性と先史時代の宗教における明らかな重要性から、このシンボルは太陽のシンボルと解釈されている。また、東洋でも古代より色々な用途や意味などで使用されている。Unicodeでは、U+1F728 🜨 alchemical symbol for verdigrisとして割り当てられている。なお、U+2295 ⊕ circled plusやU+2A01 ⨁ n-ary circled plus operatorは似た形をしているが、これらは数学の演算子であって太陽十字ではない。

タイトル: 日射量
太陽電池パネルが受ける日射量を測定したり、建造物や道路などの傾斜面での日射量を測定したりするときに用いる。

タイトル: プラネタリウム
近代的な太陽系儀は1704年に時計師のジョージ・グラハムとトーマス・トンピョンによって作られた。グラハムは自らのパトロンだった、アイルランドの第4代オーラリー伯爵の名を取って、この太陽系儀を「オーラリー」と名づけた。以降、英語圏では太陽系儀のことを「orrery」(オーラリー)と呼ぶようになる。18世紀において、小型のオーラリーは迫力を欠いていた。18世紀末には複数の教育者達が、大型の天界を再現する装置を造った。アダム・ウォーカー(1730-1821)と彼の息子たちが製作した"Elaborate Machine" は全高12フィート、27インチ径のもので、垂直に立てられていて球体は巨大で目立っていた。その装置は説法に用いられた。現存する最古の作動する惑星運行儀は、オランダのフラネカーに見ることができる。

タイトル: 世界時計
また、世界時計で対応していないタイムゾーンや夏時間には時差修正機能も対応していないため、時刻を手動で修正する必要がある。2011年以降、腕時計の時差修正機能にさらに二つの方式が登場した。ひとつは、GPSの時刻及び位置情報を腕時計で受信して、現地時刻を推定し腕時計と同期する方式(GPS腕時計も参照)、もうひとつは携帯電話やスマートフォンが基地局との通信によって常に現在地点の時刻を修正して正確に表示できることに着目し、Bluetoothの通信機能によって、時刻を腕時計と同期する方式である。ただ、GPS方式はGPSが受信できる屋外でないと機能せず、Bluetooth方式は対応する機種のスマートフォンなどが常に近くに無いと機能しないため、現状ではどちらも一長一短である。

タイトル: 腕時計
この種の時計は第1次世界大戦前後に出現しており、初期にはガラスののぞき窓と竜頭操作用のねじ込み蓋を備えた別体ケースに腕時計を入れてベルトで装着するものがあった。防水性は確保できるものの操作製が悪く体裁も悪かった。早期に近代的な防水構造を採用した代表例は1926年のロレックスである。オイスター社が開発した削り出しによる一体構造の「オイスターケース」にパッキングを装備したねじ込み竜頭を備えてコンパクトでスマートな防水時計を実現した。1928年にはロレックスを装着した女性メルセデス・グライツがドーバー海峡横断遠泳に成功、ロレックスの防水性を広く喧伝した。ねじ込み式竜頭は原理自体は理想の方法だが、ぜんまい巻き上げや時間合わせで頻繁に竜頭を使うと、摩耗して気密性が下がる弱点がある。それに代わる簡易な手段として裏蓋や竜頭部分のパッキンにOリングを使い防水性を確保する手法が広まった。

タイトル: バック・スタッフ
バック・スタッフ(英: backstaff)は、天体の高度角を測るための道具である。別名でデイヴィス四分儀やイギリス式四分儀とも呼ばれる。16世紀の終りごろ、イギリスの航海士だったジョン・デイヴィスによってクロス・スタッフに代わる観測器具として発明された。器具の一端に30°まで計測できる弧と針穴の空いた視準板が、もう一方には60°まで計測できる弧とスリットのある視準板が付いていて、これらを使って水平線に狙いを定めることができる。ジョン・ハドリーが1731年に八分儀を発明するまで使われ続けた。

タイトル: 太陽系儀
紀元前1世紀の哲学者キケロの著作『国家論』によれば、太陽と月、その他当時知られていた惑星の動きを予測する器械についての記述がある。これらの器械はアルキメデス(紀元前3世紀)が製作したもので、今日の太陽系儀のようなものであったことが窺える。また、キケロは友人のポセイドニオスが「最近」同様の装置を作ったという記録を残している。1901年にアンティキティラの沈没船(英語版)から発見されたアンティキティラ島の機械の機能が1959年に解明されたことで、紀元前に天体の運行を再現する装置が実在したことが実証された。ヨハンネス・カンパヌス (1220-1296) はTheorica Planetarum (太陽系儀)を建設した。1348年から1364年にかけて時計師のジョバンニ・デ・ドンディはアストラリウムを製作した。

タイトル: 日照
日照計が直達日射のみを観測対象にしているのに対し、日射計は散乱日射も対象にしているため、日照計の観測時間と日射計の120ワット以上の観測した時間の合計は必ずしも一致しない。さらに、全天日射計と直達日射計など、日射計の種類によっても値が変わるため、注意が必要である。

タイトル: 時計回り・反時計回り
標準では左手系を用い、方位角は時計回りが正の向きとなる。

タイトル: 日
天文学的に規定された時間の単位のうち、太陽の動きを基準とした「日」は、目で見てわかる最小のものである。月の動きを基準とした月や、季節の流れを基準とした年も、暦では日の整数倍の長さとされる。また、日を分割して時間や分、秒といった単位も作られた。

タイトル: オーレ・レーマー
コペンハーゲンで初の街灯を発明したことに加え、子午環、経緯台、子午儀(その水平軸が東西方向に固定されていない子午環の一種)を発明した。

タイトル: 原子時計
 光時計の開発の主な障壁は光周波数の直接計測の困難さにある。この問題はフェムト秒周波数コムと呼ばれる自己参照型モード同期レーザーによって解消された, 2000年に周波数コムが開発される以前は、テラヘルツ技術が電波と光周波数のギャップを埋めるために必要とされていたが、そのシステムは煩雑なものだった。しかし、周波数コムが洗練されたことで、この計測の可用性は大幅に上がり、世界各地で数々の光時計が開発される道を開いた。電波の波長域では、吸光分光法が発振器(この場合レーザー)を安定させるために用いられる。光の周波数がフェムト秒コムを用いて可算的な電波周波数に分割される際、位相ノイズの帯域幅も同じ因子によって分割される。レーザー位相ノイズの帯域幅は安定なマイクロ波源よりも一般的に大きいが、分割後にはより小さくなる光周波数を用いた原子時計の主要な標準システムは以下のものがある:

タイトル: 調速機
時計はその目的上、精密な制御が必要であり、十分な正確さの実現のために、調速機構というより定速機構である脱進機(英語版)が用いられる。機械式時計の初期の脱進機は、ぜんまいばねなどで駆動する場合、駆動トルクの変動の影響を受けるものであった。振り子時計は、脱進機を振り子の等時性によって制御するもので、非常に正確である。しかし、振り子はどうしても一定の空間を必要とし、動揺のある環境では使用できない。そのため、和時計は棒天符による脱進機を使用し、初期のクロノメーターなどは常に一定の力で駆動されるよう工夫された。機械式の置き時計、腕時計や懐中時計などで用いられている脱進機は、テンプと呼ばれる錘とひげぜんまいと呼ばれるばねを組み合わせて振り子の代わりとしている他は振り子時計とほぼ同様のものを備える。

タイトル: 大塚ローテック
ジャンピングアワーと分ディスクによる時刻表示を特徴とする腕時計。下記の7号と違い、秒ディスクを有している。ムーブメントはMIYOTA82S5に自社製ジャンピングアワーモジュールを搭載している。ジャンピングアワーと分ディスクによる時刻表示を特徴とする腕時計。ムーブメントはMIYOTA82S5に自社製ジャンピングアワーモジュールを搭載している。レトログラード機構の時分針による時刻表示を特徴とする腕時計。ムーブメントはMIYOTA9015に自社製レトログラードモジュールを搭載している。レギュレーターによる時刻表示を特徴とする腕時計。ムーブメントはMIYOTA8215をレギュレーター化している。

タイトル: 時計の歴史
これも世界初であり、1556年のピーター・ヘンレイン (Peter Henlein) とほぼ同時期である。彼はスプリングを動力とした懐中時計も作っており、これはヘンレインが1524年に作ったのにわずかに遅れている。ただしタキ・アルジンの時計は分単位の表示まで可能である。他にも1702年、分刻みが可能な時計を作ったオスマン帝国の職人Meshur Sheyh Dedeがいる。機械式時計は小型化が進み、15世紀には家庭用の時計が、16世紀になると個人用の時計が作られた。1580年代、イタリアの博学者、ガリレオ・ガリレイは振り子を規則正しく動かす機構を発明した。ガリレオが振り子について研究したのは1582年以前のことであるが、彼は当時、それを時計に応用しようとはしなかった。初めて振り子時計を設計したのは1656年、オランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンスだった。

タイトル: 方位図法
地球に基準点で接する平面(投影面)をおき、一定の光源から出る光が投影面に落とす地物の影として定義できる。極を基準点とする場合、経線はすべて極を通る直線として描かれ、緯線は極を中心とする同心円で描かれる。

タイトル: 秒
一般相対性理論によれば、狂いのない理想的な時計であっても、それが刻む時刻は、その時計が過去に、どのような重力場のなかをどのような運動をしたか、によって変わってくる。このような時刻を「固有時」と呼ぶ。これに対して、共通の基準となる目盛りのついた時間と空間を「基準座標系」と呼び、このうちの時間座標を「座標時」と呼ぶことがある。地球上の時計の固有時は、主に太陽、地球自体、月、諸惑星の重力ポテンシャルの影響下にあるものと考えてよい。時計のある場所が、これらの天体に対して位置を変えるので、このポテンシャルの影響は一定量と変化量の合成となる。この変化量の最大のものは太陽のポテンシャルの変化によるもので、地球軌道が楕円であるため太陽からの距離が年周変化することで生じ、地球上の時計が一斉に全振幅 6.6×10 の年周変化をすることになる。これを時計面でみると秒の長さの変化が積算されるので、全振幅 3.

タイトル: ジャイロスコープ
ジャイロスコープのメカニズムに加えて、ジャイロモーメントによって常に一定の方位を示すような仕組みのあるジャイロコンパスができたのは1908年である。20世紀には、こま以外の各種の方式(次節)が発明された。