機械式時計のテンプは、1秒間に4回振動します。1日にはおよそ70万回近い往復になり、そのひと振りごとに、透明なために意識されない流体である空気から抵抗を受けています。テンプは空気を押しのけ、その一部を連れて動き、再び戻し、また同じ動きを繰り返します。海辺では、誰もこれを気にしません。しかし、気圧が(ブレストの)3分の1ほどしかないエベレストの山頂では、この疑問は正当なものになります。高所で、機械式時計は実際にどうなるのでしょうか。
フォーラムやいくつかのオンライン計算ツールで見かける答えは、単純明快です。標高1000mごとに何秒進む、というもので、まるで時計が比例計算に従うかのようです。研究機関の見解はそれより興味深く、はるかに割り切りにくいものです。
EPFL、Asulab、そしてテンプが巻き込む空気
EPFLの流体力学・不安定性研究室では、François Gallaire教授が、Swatch Groupの研究開発部門であるAsulabのThierry Hessler氏とともに、プロジェクトを進めました。題名は意外なほど控えめで、「ひげぜんまい付きテンプの固有振動数に対する巻き込み空気の影響」といいます。この題名だけで、問題の見え方が変わります。テンプを取り巻く空気は、中立的な存在ではないのです。時計の歩度が気圧によって変化することは以前から知られている、と二人は書いています。1日1秒というのは取るに足りない数字に思えますが、機械式ムーブメントにとってはごくわずかな余裕です。振動のたびに、テンプはほぼ完全に同じ動きを繰り返さなければなりません。この精度では、空気さえも無視できません。テンプは空気を押しのけ、少量を連れて動き、その密度によって変わる抵抗を受けます。腕に着けていては目に見えないこの現象を、EPFLとAsulabの研究者たちは測定し、モデル化しようとしました。あわせて、ムーブメント内部でテンプを取り囲む部品の影響も調べています。テンプが振動するのは抽象的な大気の中ではなく、風防の下に閉じ込められたわずかな空気の中なのです。
誰もが知りたいのは、やはりこの点でしょう。高所では空気が薄くなります。そのためテンプが受ける抵抗は減り、振り角がわずかに変わることがあります。空気が少なければ減衰が小さくなり、振り角は大きくなる。ここまでは物理学の素直な理屈です。ただし、だからといって時計が必ず進むとは限りません。すべては、ムーブメントがこの振り角の変化にどう反応するかによります。時計師はこれを等時性と呼びます。理想を言えば、大きな振動も小さな振動も、まったく同じ時間で終わるはずです。現実には、こうした変化に完全に影響されないムーブメントはありません。キャリバーごとに、それぞれ固有の挙動があります。
調整、ひげぜんまい、脱進機の違いによって、同じ登山でも、ある時計はわずかに進み、別の時計は遅れることがあります。そこに、寒さ、着用時の姿勢、注油の状態、さらには磁気も加わります。つまり、標高だけから、あなたの時計が4000mでどうなるかを真剣に予測できる人はいません。出来合いの公式ほど派手ではありませんが、現実にはずっと近い答えです。
RieflerとShortt:真空による精度
時計師たちは、EPFLの研究を待たずに大気を警戒していました。彼らは単に、空気を取り除くという力ずくの方法で問題に対処したのです。
ミュンヘンでは、1880年代末からSiegmund Rieflerが、天文用レギュレーターを減圧した密閉ケースに収め、気圧補正機構も組み込みました。1921年には、英国の技術者William Hamilton Shorttがさらに先へ進みます。彼のフリーペンデュラム時計、Shortt-Synchronomeは、親時計の振り子を真空の容器に吊るし、ほとんど触れません。30秒ごとに0.3秒だけ電磁パルスを与え、それ以外の時間、つまり全体の99パーセントは、振り子が自由に動きます。この時計は20年以上にわたり、edinburgh(Edinburgh)からGreenwichまでの天文台で基準として使われました。1984年には、US Naval Observatoryが1台のShorttを取り出して原子時計と比較したところ、誤差は10年で1秒でした。
20世紀の機械式精度の追求は、その一部が、大気とうまく付き合うことよりも、振動体を大気から切り離すことにありました。空気を補正するのではなく、排除したのです。腕時計には、そうした贅沢は許されませんでした。テンプは周囲の空気の中で振動し、その空気は標高だけでなく天候によっても変わります。テーブルの上に置いた時計も、1メートルも動かないまま気圧の変化を受けます。真空の天文台からヒマラヤの山頂まで、スケールは変わっても、問題は同じです。調速機が振動する環境は、一定ではないのです。
NASAはいかにしてOmega Speedmasterを空気のない世界へ送り出したか
この論理を最後まで突き詰められた機械式クロノグラフは1本だけで、それは登山用の時計ではありませんでした。
1965年3月1日、NASAはOmega Speedmasterを有人飛行用として認定しました。そのためにこのクロノグラフは、湿度、高酸素の大気、衝撃、振動、騒音、極端な温度、極低圧といった、きわめて厳しい一連の試験を受けなければなりませんでした。大気の100万分の1という環境に比べれば、エベレストの山頂など、暖房の効いた居間のようなものです。それでもSpeedmasterはこの試験を終えて作動する状態を保ち、それがNASAによる認定につながりました。同じ試験を受けたRolexとLongines-Wittnauerの競合クロノグラフは、すべての試験を通過したわけではありませんでした。皮肉に気づかずにはいられません。空気が失われたときにどう動くかが正確にわかっている機械式時計は、登山のためではなく、自動車レースの計時のために作られたクロノグラフなのです。
Favre-Leuba Bivouac、1962年:高度を測る機械式時計
それでも、気圧に影響されるのではなく、気圧を読み取る時計の系譜があります。
1962年、Favre-Leubaは、気圧計と高度計を備えた初の機械式腕時計、Bivouacを発表しました。その仕組みはアネロイド・カプセルにあります。密封された小さな蛇腹状の金属容器で、空気が薄くなると膨らみ、密度が上がると縮みます。その動きが針に伝えられます。こうして初代Bivouacは、電池も電子部品も使わずに、3000mまでの高度を測定できました。すべては、この薄い金属カプセルが空気の変化に対して見せる機械的な反応によって成り立っています。
Bivouacは、まさにふさわしい場所で実績を積みました。Walter Bonattiは1964年、Grandes JorassesのPointe Whymper北壁でこの時計を着けていました。田部井淳子は1975年、女性として初めてエベレストの山頂に立った年に、これを携えて登っています。2017年にブランドがRaider Bivouac 9000で再び挑んだ際には、測定範囲を9000mに広げ、エベレストの8848mをカバーしました。ケースは直径48mmのチタン製です。この時計の特化ぶりをよく表している点があります。極めて高い高度を測定できる一方で、防水性は30mにとどまります。圧力を読み取るのは、一方向だけを想定して設計されたのです。
エベレスト、1953年5月29日:決着のつかない時計の謎
エベレストには、時計愛好家にとってもう一つ、はっきりしない点があります。1953年5月29日の11時30分、Tenzing NorgayとEdmund Hillaryは山頂に到達しました。NorgayがRolex Oyster Perpetualを着けていたことは、本人が確認しているのでわかっています。Hillaryについては、今も答えが出ていません。1950年製のOyster Perpetualが遠征前に彼に渡され、現在はZurichに展示されています。しかし本人は、英国のSmiths De Luxeも携行したと認めており、こちらは現在London、Clockmakers' Companyの博物館に保管されています。2本の時計は実在し、2通りの話が残っていますが、山頂でどちらが腕にあったのかは、記録からは断定できません。
ヒマラヤを実際に制覇した登山用時計についての記事も、あわせてご覧ください。
高度が数値化を拒むもの
私たちはつい、時計に正確な数字での答えを求めがちです。しかし高度は、その正確さがかえって誤解を招く分野です。確実に言えることは、結局のところ単純です。気圧が下がると、テンプが空気から受ける抵抗は小さくなり、振動がわずかに変わることがあります。この変化は時計の歩度に影響しうるものの、その向きや大きさは、ムーブメントそのもの、その調整、そして使われる条件によって決まります。
おそらく、だからこそこの問いは、標高1000mごとに何秒遅れるか進むかという単純な数字より、はるかに興味深いのでしょう。同じ山頂に一緒に登った2本の時計が、まったく同じ反応をするとは限りません。EPFLの研究は、テンプとそれを取り巻くわずか数立方センチメートルの空気との間で起きていることの、ほんの一部を理解するだけでも、流体力学のどこまで踏み込まなければならないかを示しています。
あなたの時計が次の峠で進むのか遅れるのかは、実際に連れて行ってみるしかありません。調整の結果は、谷底から推し量れるものではないのです。
FAQ
機械式時計は、高所でどれくらいずれますか?
信頼できる数値は公表されていません。標高1000mごとに何秒と示すオンラインの推定ツールを信用する前に、この点は覚えておいてください。これらの計算ツールは、気温、時計の姿勢、該当するムーブメント、メンテナンスの状態を考慮していませんが、この4つの要因は、気圧単独の影響を上回ることも少なくありません。入手できる学術研究が説明しているのは仕組みであり、普遍的な定数ではありません。確かな方法は、滞在の前後に、腕に着けた状態での時計の歩度を計測することです。理論上の平均ではなく、その時計自身の挙動がわかります。
海抜0mにいても、時計は気圧の影響を受けますか?
はい。気圧は標高だけで決まるのではなく、天候によっても変わります。低気圧や高気圧が通過すると、時計がナイトテーブルの上から動いていなくても、テンプの周囲の空気の密度は変わります。影響は小さいものの、機械式時計が閉じた系ではなく、周囲の環境に開かれた器械であることを思い出させてくれます。
天文台の時計は真空中に置かれていたのに、なぜ腕時計はそうならないのですか?
精密な置時計は据え置きの家具のようなもので、腕時計は身に着ける物だからです。RieflerやShorttのように振り子を真空の容器に収めるには、一定の容積、動かさない設置、そして保守が必要で、巻き上げたり、衝撃を受けたり、メンテナンスのために開けたりする40mmのケースとは両立しません。Shortt-Synchronomeが備えられたのは天文台であり、腕ではありませんでした。腕時計で選ばれてきた折衷案は、昔から、空気を取り除くのではなく、空気と共存することです。
200m防水の時計は、高山にも向いていますか?
必ずしもそうとは限りません。求められる条件が異なるからです。ダイバーズウォッチのケースは、内部より高い外圧に耐えるよう作られていますが、高所ではまったく逆のことが起こり、時計内部に閉じ込められた空気のほうが外の空気より高密度になります。9000mの高度を測定できるFavre-Leuba Raider Bivouac 9000でも、防水性は30mにとどまり、この二つの性能が別物であることをよく示しています。山では、水深の数字よりも、パッキンの状態、低温でのムーブメントの安定性、衝撃への対策のほうが重要です。
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