最近の『マクガイバー』のエピソードで、アンガス(そう、彼のファーストネームです)は紐と分度器、そして時計だけを使って砂漠で自分の居場所を見つけます。これは本当に可能なのでしょうか?基本的には可能です。(少なくとも、番組の技術コンサルタントとして、ショーランナーたちにはそう伝えました。)
でも、あなたにもできます。さあ、世界をナビゲートするための超基本的な入門編です。ご安心ください。これはナビゲーションに関する本格的な学期講座ではなく、あくまで基礎的な内容です。
経度
地球上のどこにいるのかを知りたいなら、何らかの座標系が必要です。人間は経度と緯度を好んで使います。実際にナビゲートするには、これらを理解する必要があります。経度と緯度はどちらも円と考えることができます(ただし、実際の円ではありません)。まずはバスケットボールを例に挙げてみましょう。バスケットボールにはすでに線が描かれているので、このように見えるように線を追加するだけです。

バスケットボールに描かれている線は、経線のようなものです。すべてバスケットボールの上端(北極)と下端(南極)を横切っています。つまり、これらの経線はすべて、同じ半径(地球の半径)を持つ円を形成します。経度とは、基本的に球体を360度に分割する方法です。ただし、経度は360度単位で測るわけではありません。東経は0度から180度、西経は0度から180度の範囲で測ります。0度はイギリスのグリニッジの位置で、西に移動すると西経も増加します。
さて、経度はどうやって測るのでしょうか?ここで時計が役に立ちます。そう、時計です。この測定方法を理解するには、2つのことを知っておく必要があります。地球は球体です(ほぼ球体ですが、アメリカの一部の州ではご利用いただけません)。そして、地球は自転しているので、太陽は24時間で天空を一周しているように見えます(これも完全に正しいわけではありませんが、ほぼ正確です)。
さて、あなたがグリニッジ(経度0度)にいると仮定しましょう。日中のある時点で、太陽は空の最も高い位置(真上にはありません)に位置します。これを正午12時としましょう。グリニッジにいるなら、時計を太陽に合わせてください。すると、あなたの時計も正午12時を指しています。次に、西へずっとニューオーリンズまで旅します(私の住んでいる場所に近いので)。太陽が最も高い位置に達するまで待って、同じ実験を繰り返します。しかし、ちょっと待ってください。時計は正午12時ではなく、午前6時を指しています。なぜなら、まだグリニッジ時間に基づいているからです。地球は球体なので、太陽はグリニッジでは最も高い位置にありますが、ニューオーリンズではまだ昇っていないかもしれません。
実際、グリニッジ正午(あなたの時計が指している時刻)と現地の正午(太陽が最も高い位置にある時刻)の時差がわかれば、経度を求めることができます。この時差が、実質的にあなたの経度です。必要なのは時間から度への変換だけです(ここでは省略します)。しかし、経度を決定するために時計を持つことがいかに重要かに注目してください。実際、他に方法はありません。だからこそ、1714年の経度法は非常に重要だったのです。この法律により、正確で持ち運び可能な時計の開発に賞が設けられました。厳密に言えば、賞は経度を決定する方法に与えられるものでしたが、実際には、何らかの時計が唯一の現実的な解決策です(GPSがない限り)。
でもちょっと待ってください!太陽が見えない夜に航海したい場合はどうすればいいでしょうか?はい、この方法も使えます。ただし、もう一つ知っておく必要があります。グリニッジ天文台の太陽の昇る時刻を基準に、星(または月や惑星)の昇る時刻がわかれば、準備は万端です。正午の太陽を使うのと同じ考え方です。もちろん、この方法の問題点は、ほとんどの人が様々な天体の昇る時刻を記憶していないことです。
緯度の測定
緯線も地球の周りを円を描いています。しかし、経度のように全て同じ点を通るわけではありません。緯線は全て赤道に平行な円です。上の私のバスケットボールを見れば、水平線が緯線になります。そう、ボールにこれを描かなければならなかったのです。
緯度も度で表されますが、赤道(緯度0度)から始まります。赤道(北または南)から離れるにつれて、緯度は度数が増加します。例えば、ニューオーリンズは北緯約30度です。オーストラリアのシドニーに行くと、赤道から33.8度下なので、南緯33.8度になります。
では、緯度はどうやって決めるのでしょうか?これは非常に簡単です。特に北半球にいる場合はなおさらです。要するに、北極星(ポラリス)の地平線からの角度を測るだけです。これは、北極星が地球の自転軸とほぼ一直線上にあるためです。つまり、北極(できれば氷の上)にいる場合、北極星は真上にあり、地平線から90度の角度で輝いていることになります。赤道付近にいる場合、北極星は地平線上にあり、緯度は0度になります。
南半球はどうですか?ええ、それはちょっとした問題です。北半球とは違って、自転軸の真上に星はありません。その代わりに、他の星座を見て天の南極の位置を概算するしかありません。
最後に、北極星の角度の高さはどうやって測るのでしょうか?ここで分度器の出番です。やり方はこうです。重りのついた紐を下げ振りの役目として使います。分度器を逆さまに持ち、まっすぐな部分を北極星に向けます。ドカン!これで完了です。下げ振りは、あなたの緯度を示す角度の位置にぶら下がります。これでもう迷うことはありません。

私のDIY六分儀(そして他のほとんどの六分儀)では、紐が示す値は分度器の地平線からの角度ではないことに注意してください。実際には、緯度を求めるには、角度の測定値から90°を引く必要があります。また、分度器の上部には、照準を合わせるのに便利なストローが付いており、見た目もかっこいいです。
もちろんどちらの方法も有効ですが、重要なのは精度です。緯度の場合、わずか1度の測定差は69.1マイル、つまり60海里の距離を意味します。実際、海里は緯度の1分(1度は60分)の大きさで定義されています。つまり、角度の測定精度が高ければ高いほど、実際の位置をより正確に把握できるということです。もちろん分度器も使えますが、六分儀はさらに優れた方法です。六分儀は、本質的には分度器の性能を大幅に向上させたものと言えるでしょう。
以上です。地球上の自分の位置を知るための基本的な情報は以上です。でも、他にも面白くて楽しい情報がたくさんあります。もっと詳しく知りたい方は、ヴァンダービルト大学の素晴らしいオンラインコース「AstroNavigation」(無料)をお勧めします。