taurus_ek (taurus_ek) wrote,
taurus_ek
taurus_ek

Category:

От глобуса к астролябии

Небесные глобусы, об истории которых я писал не так давно, эволюционировали по двум направлениях, инструментальному и демонстрационному. Первый привел нас к телескопу Хаббл в космосе, второй - стеллариуму на диске компьютера.

Посмотрим, как все начиналось, как небесный глобус превратился сначала в армиллярную сферу, а потом в астролябию.

Первый шаг был короткий и был предопределен. Действительно, все уже было готово. Глобус, чтобы быть глобусом, а не просто шаром с картинками нужно насадить на ось, чтобы он вращался. Ось задает экватор. На небесный глобус нужно нанести эклиптику - годовой путь солнца среди созвездий, зодиакальный круг и, как следствие, полюса эклиптики. Естественно вложить небесный шар в круг горизонта, провести круги высоты и ось зенит-надир. Все эти "круги" задают сетки небесных координат. Теперь оставляем эти металлические или деревянные конструкции и убираем сам небесный шар - и мы получаем армиллярную сферу: модель небосвода с главными небесными кругами и точками.

Армиллярные сферы применял для наблюдений Эратосфен на рубеже III-II вв. до н.э., но похоже, изобретены они были раньше. В дальнейшем прибор существенно усовершенствовался.



У Птолемея в "Альмагесте" содержится описание конструкции армиллярной сферы (он, правда, называет ее астролябией): выше приведена реконструкция. Описание, прямо скажем, непростое для понимания.


Возьмем два точно обточенных кольца, поверхности которых квадратны в сечениях [рис. 5-А]. Пусть они будут иметь подходящую величину и повсюду будут равны и подобны друг другу. Соединим их по диаметру так, чтобы их поверхности были взаимно перпендикулярны; одно из них мы будем рассматривать как круг, проходящий через середины знаков зодиака [1], а другой [2] — как полуденный [круг], проходящий через полюсы зодиакального [круга] и равноденственного. На этом круге при помощи стороны вписанного квадрата устанавливаем точки, изображающие полюсы круга через середины знаков зодиака, и, вставив в них цилиндрики [е— е], выходящие с внешней и внутренней поверхностей, прикрепляем к внешним еще один круг [5], который везде своей вогнутой поверхностью точно касается выпуклой поверхности двух соединенных кругов и может вращаться по долготе вокруг упомянутых полюсов круга через середины знаков. К внутренним же цилиндрикам мы подобным же образом прикрепляем другой круг [б], который везде выпуклой своей поверхностью точно касается вогнутой поверхности обоих первых кругов и также может вращаться по долготе вокруг тех же полюсов, что и внешний круг. Этот внутренний круг, а также тот, который обозначает проходящий через середины знаков, делим на обычные 360 градусов окружности и, насколько это возможно, также на более мелкие подразделения. Под внутренним кругом из этих двух мы точно прилаживаем еще один тонкий малый круг [7], имеющий два диаметрально противоположных отверстия [Ъ—Ь], так, чтобы он мог вращаться в плоскости внутреннего круга по направлению к тому или другому из упомянутых полюсов и позволял производить наблюдения широты. Сделав все это описанным образом, на круге, который мы предполагаем проходящим через оба полюса, откладываем от каждого из полюсов круга через середины знаков зодиака дугу, равную определенной выше величине между полюсами круга через середины знаков зодиака и равноденственного. Получающиеся концы этих дуг, тоже диаметрально противоположные друг другу, прикрепляем [цилиндриками d — d] к описанному в начале этого сочинения полуденному кругу [3, 4] 353 для наблюдений дуг полуденного круга между тропиками таким образом, чтобы при установке его в том же положении, что и упомянутое ранее, т.е. перпендикулярно плоскости горизонта, под соответствующим данному климату поднятием полюса и, кроме того, параллельно плоскости естественного меридиана, внутренний круг [7, 2 и др.] мог совершать вращения вокруг полюсов равноденственного круга от восхода к западу в соответствии с первым движением мира.


Армиллярная сфера использовалась античными астрономами, но была не слишком удобна в использовании. Она была громоздка (армиллярная сфера Птолемея была почти полметра в диаметре), тяжела, неудобна в ночных наблюдениях и давала низкую точность. Значительным прогрессом стала астролябия. Та самая, которая по словам Остапа Бендера "сама меряет, было бы что мерять". Сома она не меряет, но пользоваться ей значительно удобнее.

Идея астролябии в проекции небесной сферы на плоскость. Другими словами, все круги армиллярной сферы специальными математическими методами переводятся в плоскость. Таким образом, астроном наблюдает не с неудобной громоздкой сферой, а с плоским круглым диском, к которому, кстати говоря, легко инсталлировать визирную конструкцию.



Способы проекции сферы на плоскость были открыты великим геометром Аполлонием Пергским в III веке до н.э., и скоро применены на практике в астрономии.


По существу астролябия представляет собой двумерный аналог небесной сферы с возможностью моделировать на ней небесные явления. Она состоит из планшета с оцифрованным лимбом, подвешиваемого вертикально. В планшет вкладывается "тимпан", круглый металлический диск, на котором выгравлена стереографическая проекция небесной сферы. Это главная часть прибора; правильно разметить проекцию и точно воспроизвести её в металле очень важно. Тимпан обычно рассчитывается для конкретного места, точнее, для выбранной географической широты. В свою очередь, на тимпан накладывается "паук" - подвижная круглая решётка, на которой отмечены главные звезды и эклиптика.


В развитии и совершенствовании астролябии преуспели арабы в средние века. Они придумывали новые конструкции прибора, использовали разные стереографические проекции для разных задач и довели астролябию до совершенства. В арабских зиджах (исламских астрономических трактатах) астролябиям обычно уделялось почетное место.

Аналогом астролябии служит сейчас подвижная карта звездного неба, в советские времена прилагавшаяся к учебнику астрономии.

Астролябии дали начало специализированным астрометрическим инструментам. Сначала они породили квадранты (в которых для практического удобства моделируется только четверть круга), а потом секстанты (астрономические и навигационные). Их современным прямым потомком можно считать мередианный круг. И дальним родственником - космический телескоп Хаббл.

(Кстати говоря, мне ни разу не пришлось держать в руках армиллярную сферу или астролябию, а вот на мередианном круге, помнится, была студенческая практика.)

И вопрос для любопытных: на фотографии астролябии обращают на себя внимание многочисленные вроде бы беспорядочные крючочки-загогулины. Что это?
Tags: история астрономии
Subscribe

Posts from This Journal “история астрономии” Tag

  • Астеризмы

    Режим изоляции сузил пространство, но расширил время. И я восстановил страничку Астеризмы на своем сайте. Она давно пребывала в коме, и вот.…

  • Размеры анаксимандрова космоса

    Здесь, здесь и здесь я рассказывал о оценках размеров Земли, Луны и Солнца античными учеными. В Элементах попалась любопытная републикация из…

  • Илья Копиевский, издатель

    Илья Копиевский - издатель первой карты звездного неба на русском языке (1699). Точнее, планисферы. Ну ничего особенного, планисфера и планисфера.…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments