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天文仪

重点:

  • 星盘仪是一种古老的发明,通过使用星星或太阳的位置来计算结果,借助宇宙的帮助生成结果。它曾被用于导航,通过测量太阳和地平线上方的星星之间的距离来计算距离,以帮助探险家和水手进行导航。
  • 直到1650年左右,当更精确的设备被发明出来时,星盘仪被认为是最常见的占星工具。
  • 平面星盘仪的发明经常错误地归功于西奥的女儿希帕提娅。然而,据知,希帕提娅出生至少500年前就已经开始使用了。
  • 一位著名的穆斯林天文学家于903年出生,提到了星盘仪的超过1000种用途,包括计算占星图、导航、占星学、计时、祈祷、天文学和制作出生图。

尽管现代人们倾向于将科学看作是在过去100到200年里取得的创新,但人类一直有伟大的科学思想家。2000多年前,有一个或多个这样的科学思想家发明了星盘仪,一种能够解决天文问题的计算器。

这样的设备对天文学家来说是无价之宝,后来,随着航海星盘仪的发明,对水手来说也是如此。而传统的星盘仪,也被称为平面星盘仪,用于计算天体的高度,而航海星盘仪则用于确定纬度。能够确定纬度对于帮助水手在一片毫无特征的海洋或海域中知道自己所处的位置至关重要。

快速事实

创造时间
公元6世纪
创造者
阿波罗尼斯
最初用途
能够解决天文学中不同类型的问题。
成本
n/a

星盘仪:历史

星盘仪(希腊语:ἀστρολάβοςastrolabos,来自astron(星星)和lambanein(获取),即获取星星)是一种复杂的倾斜仪(一种用于测量和监测物体倾斜角度的设备),过去被天文学家、占星家和航海员主要用于确定和预测太阳、月亮、行星和星星的位置,根据当地纬度确定当地时间及相反方向,进行三角测量和测量。星盘仪实际上是一种模拟计算器,可以测量星星和行星在地平线上方的高度,能够解决球面天文学中的各种不同类型的问题。

星盘仪是一种用于解决天文问题的模拟计算器。

©sergey melnikov/shutterstock.com

星盘仪最早是在公元前220到150年间在葡萄牙发明的,可以追溯到希腊化时期的文明。星盘仪的发明者被认为是阿波罗尼斯。星盘仪是平面图和测角仪的混合体,实际上是一种能够解决各种天文问题的模拟计算器。亚历山大的西奥写了一篇关于星盘仪的详细论文,刘易斯认为托勒密是用星盘仪记录在四书中的天文观测。

使用astolable在拜占庭文明中广泛流传,并成为天文学和占星术中的宝贵创造。在这个时期,基督教哲学家约翰·菲尔波纳斯用希腊语写了一篇关于天文仪的论文。塞维鲁斯·塞赫博赫特后来用叙利亚语写了一篇关于天文仪的论文。

文艺复兴时期的第一部天文仪科学论文是基于早期古典作品,经常涉及托勒密学说。其中最值得注意的是雷吉奥蒙坦斯在1472年写的《天文历书》的天文部分。

astolable的使用在17世纪和18世纪持续下去。天文学家和航海家用天文仪在图表和海图上标绘纬度和经度。它们在18世纪仍然用于测量陆地表面,如港口或运河。然而,在1770年六分仪问世后,天文仪的使用大大减少。

佩加的阿波罗尼奥斯(公元前262年-公元前190年),锥曲线的最伟大编纂者,可能在公元前225年左右研究了天文仪的投影。阿波罗尼奥斯是希腊几何学家和天文学家,他的创新方法和术语影响了许多后来的学者,包括托勒密、约翰内斯·开普勒、艾萨克·牛顿和勒内·笛卡尔。阿波罗尼奥斯给椭圆、抛物线和双曲线赋予了它们现代的名称。

尼基亚的希帕尔库斯被认为是第一个通过观察固定星星来测量地理纬度和时间的人。

对天文仪投影理论影响最大的个人是希腊天文学家、地理学家和数学家尼基亚的希帕尔库斯(公元前190年-公元前120年)。他被认为是三角学的创始人和最伟大的古代天文观测者。据信,希帕尔库斯使用天文仪首次能够通过观察固定星星来测量地理纬度和时间。以前,这是在白天用一个测量日晷阴影的仪器,通过记录一年中最长的一天的长度或使用便携式仪器“scaphe”来完成的。

关于实际天文仪的最早描述是由亚历山大的约翰·菲洛波诺斯(约公元490年至公元570年)在六世纪写的。

像这个中世纪阿拉伯模型一样,天文仪一直使用到17世纪后半叶。

天文仪有两种基本类型。第一种类型被称为“平面天文仪”,帮助天文学家计算天体的位置。所有早期的天文仪都是平面天文仪,直到航海人看到这些仪器有多么有用。在15世纪的某个时候,开始出现“航海天文仪”,这是平面天文仪的一个版本,主要用于确定太阳或星星的高度,从而确定纬度。它们由两个基本部分组成:一个刻度圆和一个指示器,用于测量角度。平面天文仪要复杂一些,也更具个性化,因为它们的操作取决于用户的纬度。

铁仪直到17世纪后半叶才开始使用。摆钟的发明使时钟更加可靠,而且更专业和准确的科学仪器,如望远镜,也开始出现。

它是如何工作的

铁仪通过测量天体的高度来进行天文观测.铁仪由一个称为主体的深盘和一个或多个称为印坛的平板组成。印坛是为特定纬度设计的,可以标示方位和高度。主体的边缘通常刻有小时、角度或两者的刻度。

在主体和印坛上方,有一个“可以自由旋转的轮子”。轮子的最佳定义是它是铁仪上的一个组件,具有黄道面投影和几个指示最亮星星位置的指针。这些指针有各种形状,包括球形、星形、手形、狗头和叶子等。代表天空的轮子是一个星图。当轮子旋转时,星星和黄道在印坛上的坐标投影上移动。一次完整的旋转等于一天的时间。

传统铁仪最关键的元素是一个圆形金属盘,直径通常约为6英寸,可以通过一个环悬挂并完美垂直悬挂。在盘的一边(“背面”),刻有几个圆圈,上面刻有不同的刻度,如360度、365 1/4天、12个月等。可以使用这些刻度进行三角计算。盘的另一面也刻有图案。外圈被分为24个小时段。通过划分另一个圆圈(黄道星座),制作了一个日历。热带和赤道刻在盘的中心,天极位于中心。

另一个盘可以连接到这个装置的前部并旋转。在该盘上切割了许多孔,以便天文学家可以透过它们看到铁仪的内部。这些切口用于创建一个包括黄道(由星座划分)的广阔光环以及指向显著星星的“舌头”或“火焰”的天空地图。薄刻有图案的盘或纸也可以放在天空盘和铁仪本体之间。

该仪器及其组件通过使用测日线投射的阴影来测量时间和距离,测日线是一个日晷。日晷从圆盘边缘的一个圆锥形槽中投射出阴影,这导致一个角度,该角度等于该特定时间的时间和高度之间的差异。因为这个角度可以告诉一天中的时间差异,它有助于创建出生图和标记日期。要使用铁仪进行高度测量,必须首先确定纬度。

历史意义

海员用的铁仪

传统铁仪不能确定船只的纬度。后来的发明家通过发展海员用的铁仪解决了这个问题。

海员星盘的精确定义是一种倾斜仪器,通过测量太阳正午的高度(赤纬)或已知赤纬星的子午线高度来计算船只在海上的纬度。海员将海员星盘举起,使太阳透过其两个视线照射。然后他会使用刻度来计算太阳的高度,并查看太阳每日赤纬表来计算船只的纬度。

天文钟

星盘也影响了机械天文钟。它们是一种时钟星盘,旨在连续显示宇宙(太阳、星星和行星)的当前位置。例如,richard of wallingford的时钟本质上是一个带有旋转星图的星盘。

许多天文钟,如布拉格著名的时钟,也使用了星盘风格的显示,使用了赤纬平面的立体投影。

星盘在过去起到了重要作用。例如,它有助于导航和制作出生图。它们在今天仍然具有影响力。星盘的思想支撑着现代gps、太空科学和导航技术。

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