16世紀初頭、著名な天文学者や自然科学者たちは、当時重力振り子と呼ばれていた振り子の特性と挙動を研究していました。綿密な実験と計算の結果、彼らは糸で吊るされた振り子の振動周期は、振り子本体の質量や形状ではなく、振り子自体の長さのみに依存するという結論に達しました。振り子は一度動き出すと、1回の振動に常に同じ時間を必要とします。そのため、この効果を車輪時計に利用するのは当然のことでした。当時の時計は比較的精度が低く、時間を測定または表示できる最も正確な振動システムの探求は終わっていなかったのです。

今日では、機械式時計用のテンプ、電池式時計用のクォーツ、さらには振り子など、さまざまな振動システムが知られています。特に振り子は今でもっとも正確な機械式振動子であり、高精度な据え置き時計や吊り下げ時計に使用されています。

1585年、前述の通りガリレオ・ガリレイは、振り子の振動数が主にその長さと周囲の重力によって決まることを発見しました。さらに彼は、振り子の振幅が振り子の振動持続時間に影響を与えないことを観察しました。これは「等時性」という言葉で表現されます。しかし等時性に関しては、今日では、非常に小さな振り子の振動に対してのみ近似的に成立することが分かっています。

振り子は一度動き始めると重力や空気抵抗、あるいは振り子の支持部の摩擦など、さまざまな要因の影響によって振幅を永久に失ってしまうため、定期的に力を加える必要があります。精密な振り子時計の場合、この役割を担うのは重りで、時計仕掛けを介して振り子に力を伝達します。ここで注目すべきは、この場合の重りは永久的に一定の力（重力）を帯びているため、絶対的なエネルギー貯蔵庫として利用されるということです。

振り子を固定時計に取り付け、一定の力で駆動し、その長さを正確な地理的位置に合わせて調整すれば、時計は最高の精度で時刻を表示するはずです。しかし、必ずしもそうとは限りません！　既存のシステムにはさらに干渉要因が加わります。まず第一に、温度変動、気圧変動、そして湿度変動です。

不快な空気の湿気は、木製の振り子棒を塗装したり、金属棒を使用したりすることで、すぐに改善できます。

より大きな問題は、温度変化による偏差です。高温では物質が膨張し、振り子が長くなって時計の進みが遅くなります。低温ではこの効果は逆転します。最初のステップは、こうした温度変化にあまり反応しない特殊な木材を使用することでした。その後、温度による振り子の棒の長さの変化を避けるために、互いに補正または均等化するように設計された、異なる金属で作られたさまざまな棒という複雑で高価な構造の実験が続きました。いわゆる鉄格子振り子です。そして19世紀末、フランスの科学者シャルル＝エドゥアール・ギヨームが画期的な鉄ニッケル合金を発見しました。

この新素材の熱膨張係数は、鋼鉄の10分の1、特定の木材の5分の1でした。そのためこの新しい「不変（invariable）」な金属は、当然のことながら「インバー」と名付けられました。

インバーは熱膨張率が低いため、1 か月あたり数秒のズレが生じる精度の時計は可能でしたが、それでもインバーだけではそれ以上の値を達成できませんでした。

1896年、起業家のジークムント・リーフラーは、温度変動を補正するための、さらに改良された補正システムを発明しました。彼は振り子の棒にインバー材を使用し、棒の下部にある調整ナットの上に、いわゆる補正管を配置しました。この管は、下部は調整ナットによって制限されていましたが、（加熱されると）上方向に自由に膨張することができました。補正を完璧にするため、補正管は振り子本体のちょうど中央まで達していました。簡単に言えば、補正管は加熱されると、振り子の棒が下方向に膨張するのと同じ長さだけ上方向にも膨張するようになっているのです。振り子の錘は、温度が変わってもまったく同じ位置を保ちます！　こうして高精度の振り子時計の製造への道が開かれ、温度変動の影響を受けずに、非常に優れた精度を実現できるようになりました。

最後に、3つ目の懸念材料である、常に変化する気圧についてですが、この点でも革新的な発明により、歩度計の精度が大幅に向上しました。この点については、次回の記事でさらに詳しくお伝えします。

ここで調節、つまり振り子時計がどのようにして正確に調整されるかについて簡単に見てみましょう。

大まかに言うと、これは振り子の長さを調整することで行われます。つまり、振り子のレンズを上方に動かして振り子を短くし、時計の速度を速める必要があります。レンズを下方に動かすと、振り子の振動速度は遅くなります。ほとんどの振り子時計では、いわゆる調整ナットによってこの調整が行われます。これは振り子の下端にあり、振り子本体を支えています。このナットを回して振り子本体を持ち上げる、つまり上方に移動すると、振り子は（重心に対して）短くなるため、速度が上がります。

この調整方法は、ほとんどの時計ではちょうどよい速度を保つのに十分ですが、精密振り子時計ではそうではありません。そこで私たちは、より優れた振り子の動きを実現するために、もう一つの目立たない発明品を用います。ホイヘンスランナー、いわゆる微調整台です。これは、振り子棒上の振り子の吊り下げ点と重心のちょうど中間に位置しており、この位置で微調整の効果が最大になります。

振り子が調整ナットによって限りなく正確に調整されている場合、できるだけ滑らかな振動を維持する必要があります。逆に言えば、これは振り子の精度をさらに向上させる必要があることを意味します。振り子の振動を速くしたい、つまり短くしたい場合は調整板に小さな重りを付ける必要があり、調整板に既に付いている重りを取り除くと、まったく逆の効果が得られます。このちょっとした工夫によって、振り子の振動に微細な変化を加えることができます。

現時点では、これで問題ないはずです。しかし振り子自体の主題は非常に包括的であるため、それについて書かれた本が何冊も出版されています。

マルクス・グレッグラー　ドイツ・ミュンヘン出身。1994年に時計職人の資格を取得。1996年にエルウィン・サトラーのプロダクションマネージャーに就任。

前の記事へ

次の記事へ