均時差

1. 真太陽時と平均太陽時

均時差とは、太陽の実際の動きに基づく「真太陽時」と、時計が一定の歩度で刻む「平均太陽時」との差を分単位で示す値である。真太陽時は、ある地点で太陽が真南に来る瞬間(南中)を正午と定める時刻系であり、日長は日々わずかに変動する。平均太陽時は、その日長を年平均の24時間に固定した仮想の時刻系である。両者は年に4回、およそ4月15日・6月13日・9月1日・12月25日頃に一致するが、それ以外の日では分単位でずれる。差は2月中旬のおよそ-14分から、11月初旬のおよそ+16分までの範囲で、非対称な年周変動を示す。

2. 差を生む二つの天文学的要因

均時差を生む要因は二つに集約される。第一に、地球の公転軌道が真円ではなく、離心率およそ0.0167の楕円であること。地球は1月初旬の近日点付近で公転が速まり、7月初旬の遠日点付近で遅くなるため、太陽の見かけの動きは季節で変化する。第二に、地軸が公転面に対しておよそ23.44度傾いていること。太陽は赤道面ではなく黄道面上を進むため、平均太陽が等速で動いても、その「東西成分(赤経)」は季節で変化する。両効果はそれぞれ年1回と年2回の周期で振動し、合成された結果として、観測される非対称な均時差曲線が現れる。

3. アナレンマと機械的実装

天文学では、毎日同じ時刻に太陽を1年間観測し続けると、その位置が描く8の字曲線をアナレンマと呼ぶ。均時差機構の心臓部は、このアナレンマの形を物理的に写し取った腎臓型(または8の字型)のカムである。カムは年に1回転し、その輪郭をなぞるレバー(フィーラー)が、各日の差をテコ比で増幅して文字盤上の指針に伝える。多くの実装では、永久カレンダーの月送り機構や年カレンダーと連動して駆動される。

4. 表示方式と精度の限界

表示方式は大別して二つある。一つは「セクター式」で、±15分程度の目盛上を指針が動き、着用者が暗算で差を補正する。もう一つは「ランニング式(équation marchante)」で、平均太陽時用と真太陽時用の分針2本が同軸に配置され、差動装置を介してそれぞれ独立に駆動される。後者は読み取りに暗算を要さない代わりに、構造は著しく複雑となる。なお、カム形状は出荷時の天文計算に基づき固定されているため、極めて長期的な天文学的変化(歳差・章動など)までは追従しない設計が一般的である。

ブランパン Villeret Équation du Temps Marchante(Cal. 3863、2004年) は、平均太陽時と真太陽時を2本の同軸分針で同時に表示する「ランニング均時差」を腕時計で初めて実現したと伝わる作例である。文字盤2時位置のセクター表示と併用し、太陽針(先端に太陽の意匠)で真太陽時を直読できる設計が採られた。

ブレゲ Marine Équation Marchante 5887(2017年発表) は、自社開発のランニング均時差を、ペリフェラルローター式の自動巻きトゥールビヨンと永久カレンダーに組み合わせた現代の到達点である。サファイアディスク裏に固定された極薄ニッケル製のアナレンマ・カムと、差動歯車を介した真太陽時分針が見せ場をなす。ブレゲがフランス海軍の御用時計師であった歴史を踏まえ、ランニング均時差を海洋スポーツウォッチへ展開した点でも意義が大きい。

オーデマ ピゲ Jules Audemars Equation of Time(2000年) および Royal Oak Equation of Time(Ref. 26603、2010年) は、均時差・永久カレンダー・着用者指定の都市における日の出日の入り表示を1枚の文字盤に集約した。ベースは超薄型のキャリバー2120で、その上に均時差・天文系モジュール2808が重ねられている。

ヴァシュロン・コンスタンタン Patrimony Traditionnelle Calibre 2253(2010年) は、14日(336時間)パワーリザーブのトゥールビヨンに、均時差と日の出日の入りを組み合わせた限定モデルである。均時差カムは8の字型で、所有者の指定緯度に合わせて日の出日の入り用のカムが個別に計算・製作される。

ロンジン Ephémérides Solaires(1989年) は、創業100周年を記念して発表され、腕時計に均時差表示をもたらした初期の例として記録される。機械式指針ではなく、月別曲線を描いた回転ベゼル上で値を読み取る方式が採られた。