ガリレオは何を発明したのか？

ガリレオは、史上最も偉大な天文学者の一人とみなされています。 木星の衛星（イオ、エウロパ、ガニメデ、カリスト）の発見は、天文学に革命をもたらし、宇宙のコペルニクス的モデルの受容を早めることに貢献しました。 しかし、ガリレオはまた、彼が生前に行った数々の科学的発明でも知られている。

これらには彼の有名な望遠鏡のほか、測量、大砲の使用、時計の開発、気象学に大きな影響を与えることになる一連の装置も含まれている。 ガリレオは、家族を養うための余分なお金を稼ぐために、これらの多くを作り出した。

Hydrostatic Balance:

アルキメデスと彼の「ユーレカ」の瞬間の物語に触発され、ガリレオは宝石商が貴金属を空気中で量り、次に変位させて比重を決定する方法を調べ始めた。 1586年、22歳のとき、彼はよりよい方法を理論化し、それを「La Bilancetta」（「小さな天秤」）と題する論文に記述した。

この論文では、空気や水の中で物を量るための正確な天秤について記述し、それは、カウンターウェイトが掛けられたアームの部分に金属線を巻き付けたものであった。 水中での計量時に分銅を動かす量は、ワイヤーの回転数を数えることで非常に正確に求めることができた。

ガリレオのポンプ:

1592年、ガリレオはパドヴァ大学の数学教授に任命され、アルセナル（ヴェネツィアの船が艤装されている内港）に頻繁に出かけた。

1593年、ガレー船におけるオールの配置について相談を受け、オールをテコとして扱い、正しく水を支点とする報告書を提出した。 その1年後、彼はベネチア元老院から、馬1頭で作動する揚水装置の特許を授与された。

ガリレオのポンプは、紀元前3世紀に開発され、1567年にヴェネツィア共和国で特許を取得したアルキメデスのスクリューを改良したものに過ぎないとする説もある。

振り子時計：

16世紀、アリストテレス物理学は、地球近くの物体の挙動を説明する最も一般的な方法であった。 例えば、重い物体は自然の場所、つまり物事の中心に静止しようとすると信じられていました。 その結果、ロープに吊るされた重い物体が前後に揺れ、真ん中に静止しようとしない振り子の挙動を説明する手段が存在しなかったのです。

すでにガリレオは、重い物体は軽い物体より速く落ちないという、アリストテレスの理論に合致した実験を行っていたのである。 また、空中に投げ出された物体は放物線の弧を描いて移動することも実証した。 1602年、彼は友人に宛てた手紙の中で、自分の観察結果を説明し、その中でアイソクロニズムの原理を説明した。 ガリレオによると、この原理は、振り子が揺れる時間は、振り子の弧と連動しているのではなく、振り子の長さと連動していると主張した。

ガリレオの同時代の人物であるヴィンチェンツォ・ヴィヴィアンによると、ガリレオが振り子時計の設計図を作成したのは、軟禁されていた1641年のことだったという。 しかし、当時盲目だった彼は、1642年に亡くなるまで完成させることができなかった。 その結果、1657年にクリスティアン・ホイヘンスが発表した「Horologrium Oscillatorium」が、記録に残る最初の振り子時計の提案と認識されている。

セクタ:

1325年に初めてヨーロッパに伝わった大砲は、ガリレオの時代には戦争の主役になっていた。 より高度になり、より機動的になった砲兵は、砲撃を調整し計算するための計測器を必要としたのである。

既存の砲兵コンパスは、直角の2本の腕と鉛直線付きの円形スケールに頼って、高度を決定していた。 一方、この時期に開発された数学的コンパス（ディバイダー）は、脚部に様々な便利な目盛りをつけたものであった。 ガリレオは両者の用途を組み合わせ、脚部に多くの有用な目盛りが刻まれ、さまざまな用途に使用できるコンパスまたはセクタを設計した。

砲手が大砲を正確に上昇させるための新しく安全な方法を提供したほか、砲弾の大きさと材質から必要な火薬量をすばやく計算する方法を提供することも可能になった。

ガリレオの温度計：

16世紀後半、科学者にとって熱や温度を測定する実用的な手段は存在しなかった。

1593年頃、ガリレオは電球の中の空気の膨張と収縮を利用して、付属のチューブ内の水を動かす独自の熱電対を作りました。

そして、ダニエル G. ファーレンハイトやアンデルス・セルシウスなどの科学者が、このような機器で使用できる世界共通の温度スケールの開発を始めるまでには、さらに1世紀かかりますが、ガリレオの温度計は大きなブレークスルーとなりました。

ガリレオの望遠鏡：

ガリレオは望遠鏡を発明したわけではないが、それらを大きく改良した。 1609年の数ヶ月の間に、彼は複数の望遠鏡の設計を発表し、それらはまとめてガリレオ式望遠鏡と呼ばれるようになった。 1609年の6月から7月にかけて製作された最初のものは、3つの動力を持つ覗き窓であったが、8月には8つの動力を持つ機器に取り替え、ベネチア元老院に献上している。

翌年の10月か11月までに、彼はこれを改良し、20の動力を持つ望遠鏡を作ることに成功した。この望遠鏡は、彼が月の観測、木星の4つの衛星（その後ガリレオ衛星として知られる）の発見、金星の位相の識別、星雲の斑点の星への分解に使用したものである。

これらの発見は、ガリレオがコペルニクスモデルを推し進めるのに役立った。 彼はさらに設計を改良し、最終的には物体を 30 倍に拡大できる望遠鏡を完成させました。

これらの望遠鏡は現代の基準からすると質素ですが、ガリレオの時代に存在したモデルよりも大幅に改善されています。

ガリレオがつくった望遠鏡とその発見により、ガリレオは科学革命の最も重要な人物の一人として認識されている。 数学、工学、物理学の分野における彼の多くの理論的貢献は、何世紀にもわたって受け入れられてきたアリストテレスの理論にも挑戦した。

Universe Todayに、ガリレオの望遠鏡に関する記事と、ガリレオの遺体を掘り起こしたいと考えている科学者の記事があります。

さらに詳しい情報は、Galileo ProjectとGalileo the telescope and the Laws of Dynamicsをチェックしてください。

Astronomy Castに望遠鏡の選択と使用、自分の望遠鏡を作る方法について書かれたエピソードがあります。