ジャック・アレクサンドル・セザール・シャルル (Jacques Alexandre César Charles , 1746年 11月12日 - 1823年 4月7日 )はフランス の発明家、物理学者 、数学者、気球乗り。1783年8月、ロベール兄弟 と共に世界で初めて水素 を詰めた(有人)気球 での飛行に成功。同年12月には有人気球で高度約1,800フィート(550メートル)まで昇った。モンゴルフィエ兄弟 の熱気球 に対して、シャルルのガス気球 は Charlière と呼ばれた。
シャルルの法則 は気体を熱したときの膨張の仕方を示したもので、ジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサック が1802年に定式化したが、ゲイ=リュサックは公表されていないジャック・シャルルの業績を参照してシャルルの法則と名付けた[ 1] 。
1793年、科学アカデミー 会員に選ばれ、間もなくフランス国立工芸院 の物理学教授となった。
水素気球
世界初の水素気球
ゴネス の村人たちが気球を恐れ、ジャック・シャルルとロベール兄弟が作った気球を襲撃する様子
約100年前の1662年にロバート・ボイル が発表した「ボイルの法則 」や同時代のヘンリー・キャヴェンディッシュ やジョゼフ・ブラック らの業績を学んだシャルルは、水素 が気球を持ち上げるのに適していると考えた[ 2] 。彼は乗り物を設計し、ロベール兄弟 に製作を依頼。彼らはパリのヴィクトワール広場 にあった工房で気球を作り始めた[ 3] 。軽くてガスが漏れない気球を作るため、彼らはゴム をテレピン油 に溶かし、絹 のシートにそれを塗ったものを縫いあわせるという製法を考案した。もともとの絹布は赤と白だったが、ゴムを塗ったことで赤と黄色になった[ 2] 。
1783年8月27日、シャルルとロベール兄弟はシャン・ド・マルス公園 (現在はエッフェル塔 が建っている)で世界初の水素入り気球 の飛行試験を行った[ 4] 。観衆の中には当時77歳のベンジャミン・フランクリン もいた[ 5] 。このときの気球は径が約4mで体積33m3 と小さく[ 2] 、9kg程度の荷重しか持ち上げられなかった[ 5] 。気球に詰める水素は、0.25トンの硫酸 を0.5トンの鉄くずに注いで発生させた[ 5] 。そうして発生した水素を鉛 の管を通して気球に詰めた。しかし、水素を一旦水に通して冷やすという工程を省いたため、熱い水素が気球に入れられてから冷却されて収縮したため、気球を膨らませるのに苦労した。気球が膨らんでいく様子は毎日告知され、26日には大勢の観衆がヴィクトワール広場に集まっていた。このためシャン・ド・マルス公園への運搬は深夜に行われた[ 6] 。
気球は北方に漂っていき、馬に乗った人々がそれを追跡した。すると45分後に21km離れたゴネス に着陸した。ゴネスの村人は落ちてきた気球を恐れ、熊手[ 5] やナイフ[ 3] でそれを引き裂いてしまった。なお、このプロジェクトの資金は Barthelemy Faujas de Saint-Fond が寄付を募って集めた[ 4] 。
世界初の有人水素気球飛行
ジャック・シャルルとニコラ=ルイ・ロベールの1783年12月1日の初飛行の様子を描いた同時代のイラスト。コンコルド広場 からテュイルリー宮殿(1871年破壊)を見たもの
1783年12月1日13時45分、シャルルとロベール兄弟はパリのテュイルリー宮殿 で新たな有人気球の初飛行を行った[ 2] [ 5] 。モンゴルフィエ兄弟 の熱気球 での有人飛行の成功の10日ほど後である。380m3 の水素気球で、シャルルとニコラ=ルイ・ロベールが搭乗した[ 2] [ 5] 。気嚢には水素放出用バルブがあり、それに網が被せられていて、その網で人間が乗り込むバスケットを吊るす構造である。高度を調整するバラストとして砂を詰めた袋を使った[ 2] 。高度約1,800フィート(550メートル)まで上昇し[ 5] 、日没ごろにネル=ラ=ヴァレに着陸するまでの2時間5分で36kmを飛行した[ 2] [ 3] [ 5] 。ルイ・フィリップ2世 が率いた一団が馬で気球を追いかけ、シャルルとロベールが気球から降りる際には、気球が再び浮かないよう押さえつけたという[ 3] 。
シャルルはその場で気球で再び飛行することを決めたが、水素ガスを一部失っていたため単独で乗り込むことにした。すると気球は急上昇して約3,000メートルの高度に達し[ 3] [ 7] 、没したはずの太陽が再び見えたという。耳が痛くなってきたため、シャルルはバルブを操作して水素ガスを放出し、約3km離れたトゥール・デュ・レイに静かに着陸した[ 3] 。それ以降シャルルが気球に乗ることはなかったが[ 3] 、水素ガス気球 はシャルルの栄誉を称えて Charlière と呼ばれるようになった。
この初飛行を見た観衆は40万人に達したと言われている。プロジェクト資金集めの募金に応じた数百人は特等席で離陸を見物した[ 3] 。その特等席にはアメリカ合衆国 大使だったベンジャミン・フランクリン もいた[ 3] 。また、シャルルは尊敬するジョセフ・モンゴルフィエを招待し、上空の風を調べるための小さな気球をモンゴルフィエに放ってもらった[ 3] 。
その後
ムーニエの飛行船
シャルルとロベール兄弟の次のプロジェクトは、ジャン=バティスト・ムーニエ が提案したやや長い気球に操縦機構をつけた飛行船 の原形に基づいたものだった。設計はムーニエの考案した空気房を採用し、一種の推進機構と舵を備えていた[ 8] 。
シャルル自身はこれには搭乗しなかった。1784年7月15日、ロベール兄弟が M. Collin-Hullin とルイ・フィリップ2世 を同乗させ、サン=クルー からムードン まで45分間の飛行を行った。しかし、推進機構と舵は役に立たず、ガス放出用バルブを備えていなかったため、高度約4500メートルに達したころ気球が破裂しそうになり、ルイ・フィリップ2世が気嚢を切り裂いてガスを放出させた[ 2] [ 9] 。
1784年9月19日、ロベール兄弟と M. Collin-Hullin は6時間40分の飛行を行い、パリからベテューヌ 近郊のバーヴリーまでの186kmの飛行に成功した。これが航続距離100kmを越えた最初の飛行である[ 2] [ 9] 。
水素気球は熱気球に比べて効率的だったため、間もなく取って代わった。1785年 6月15日にピラトール・ド・ロジェが熱気球と水素気球の複合気球 によるドーバー海峡 横断に挑んだが引火爆発による事故で死亡、史上初の航空事故となった(もちろん、当時複合気球での火気の使用は危険だとシャルルは警告したが、ロジェは無視した)。現在では、水素気球は水素の引火爆発の危険性から製造はほとんど行われておらず、引火爆発の危険性の無いヘリウム 気球に取って代わられている。
発明
シャルルは次のような発明をしている。
また、シャルルはベンジャミン・フランクリン の電気についての実験を確認している。
シャルルの法則
シャルルの法則 は、気体 を熱したときの膨張の程度を説明したもので、1802年にジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサック が発表したが[ 1] 、彼はジャック・シャルルの未公表の成果を参照して法則名にシャルルの名を冠した。
1787年ごろ、シャルルは5つの風船にそれぞれ異なる気体を詰める実験を行った。風船の温度を80℃まで上げてみたところ、どの風船も同じ大きさまで膨張した。ゲイ=リュサックは1802年の論文でこの実験に言及し、気体における体積と温度の正確な関係を明らかにした。シャルルの法則は、定圧下では理想気体 の体積が絶対温度に比例するというものである。すなわち圧力が一定のとき、気体の体積はその絶対温度に比例して増大する。彼が示した式は、V 1 /T 1 = V 2 /T 2 である[ 1] 。
私生活
サントル地域圏 、ロワレ県 のボージャンシーに生まれる。自分より37歳も若い Julie Françoise Bouchaud des Hérettes (1784–1817) と結婚。詩人のアルフォンス・ド・ラマルティーヌ が彼女と恋に落ちたといわれている。ラマルティーヌの『瞑想詩集』(1820) の発想の元になったのは彼女との出会いと死別だという。シャルルは妻より長生きし、1823年にパリで死去した。
記念碑
ネル=ラ=ヴァレにシャルルとロベールの1783年12月1日の初飛行を記念した石碑がある[ 10] 。
脚注・出典
^ a b c Gay-Lussac, J. L. (L'An X – 1802), “Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs”, Annales de chimie XLIII : 137 . 英訳版(抜粋)
^ a b c d e f g h i Federation Aeronautique Internationale, Ballooning Commission, Hall of Fame, Robert Brothers. Archived 2008年5月16日, at the Wayback Machine .
^ a b c d e f g h i j Fiddlers Green, History of Ballooning, Jacques Charles
^ a b Science and Society, Medal commemorating Charles and Robert’s balloon ascent, Paris, 1783.
^ a b c d e f g h Eccentric France: Bradt Guide to mad, magical and marvellous France By Piers Letcher - Jacques Charles
^ Today in Science, The Montgolfier and Charles Balloons, from 1911 Encyclopædia Britannica
^ Encyclopedia Britannica - Balloon Flight
^ Biographical dictionary of the history of technology , Volume 39 By Lance Day, Ian McNeil. Charles, Jacques Alexandre Cesar
^ a b Federal Aviation Administration - F.A.Aviation News, October 2001, Balloon Competitions and Events Around the Globe, Page 15 - ウェイバックマシン (2008年9月22日アーカイブ分)
^ Image of commemorative stelle
関連項目
外部リンク
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