星盘的工作原理

通过:William Harris

一旦你学习如何使用它,那么黄铜Astrolabe就有很多信息来赋予。
iStockphoto /Thinkstock.

如果您出生于1960年之前并追求任何类型的技术教育,您无疑是利用历史上最无处不在的计算机之一 - 幻灯片规则。乐动-软件我为一个(1964年出生)从未使用过这个工具,但我记得我父亲的谨慎度。它躺在他的桌子的顶部抽屉里,旁边的分度器,罗盘,起草三角形和德州仪器LED计算器这最终会使它过时。我经常玩它,着迷于某种东西可以如此简单,同时复杂。

回到1360年,一个孩子乐动体育网站5.0可能与另一种类型的模拟计算机有类似的经验。他或她本来会被训练如何使用它,很可能是如何从木头或青铜器中从头开始制作一个。该设备被称为星盘最终从希腊人中占据了它的名字astrolabos或“star-taking。”它主要用于天文测量,通常是天体的高度,但机敏的哲学家、占星家和水手为它设计了数百种用途。乐动体育网站5.0毫无疑问,星盘是中世纪的计算尺。

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今天,尽管乐动体育网站5.0计算机和其他技术已经在实际的天文和海事应用中取代了星盘,但星盘乐动-软件仍然吸引着技术爱好者、科学历史学家和业余天文观测者。许多教育者在课堂上使用这个工具来教授有关天球的知识,以及如何绘制和预测各种天文现象,包括日出/日落、月出/月落、恒星凌日、逆行运动等等。即使是连彗星和丘比特都分不清的人也喜欢星盘的精湛工艺和美丽,艺术收藏家和古董商花数千美元买一件18世纪或更早的精美标本也很常见。乐动体育网站5.0

究竟是什么促使杰弗里·乔叟(Geoffrey Chaucer)在14世纪的一篇论文中描述了它的结构和功能,然后,在将近620年后,启发Autodesk研究员和软件工程师汤姆·乌耶克(Tom Wujec)在TEDGlobal上演示了一个工作副本?在接下来的几页,我们将探索星盘的艺术和科学,以及它的兴衰。我们将考虑它的所有细节,然后,因为星盘是用来解码天空的,我们将通过一些现实生活中的乐动体育网站5.0天文练习来解决。但是别担心。在你走出去伸长脖子去看星星之前,你会有足够的背景。

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宇宙黄道:星盘的历史

很久以前时钟在历法中,人类转向天空来测量时间并确定自己在这个星球上的方位。古人观察地球、太阳和月亮的运动周期,并利用这些周期来确定日、月、年的长度。他们还饶有兴趣地观察星星,把它们排列成图片——星座——作为给疯狂混乱的夜空带来秩序的一种方式。乐动体育网站5.0

另一个组织公约是“天体球体”,一个想象中的地球被认为环绕地球。像传统的地球一样,天体球体拥有北极和南极,赤道和坐标,类似于纬度和经度。乐动体育网站5.0到观察者地球在地球的表面,恒星以球体内部固定的光点的形式存在。太阳、月亮和行星并不是固定在球体上的,而是在一个被称为圆的轨道上运动黄道

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现在想象一下,你想拿三维天体球体并将其投射到平坦的二维表面上。这是在180年在180年出生于尼太地区的Hipparchus等学者的基本问题。Hipparchus保持一致的850颗星的记录,这是一个导致发现的活动乐动体育网站5.0进攻(在其轴上摆动地球)并以一种描述明星的位置的独特方式。希腊天文学家能够通过想象一个地图垂直的线将每颗恒星与地球赤道平面上的某一点相连。这张地图保存了恒星之间的角度关系,可能是第一个极射赤面投影

Claudius Ptolemy在他准备他的Magnum Opus,“almagest”和其他书籍时,从Hipparchus中汲取严重。在“PlaniSphaerium”发表于150 A.D。,Ptolemy提供了一个完整的描述,几乎肯定基于Hipparchus的想法,该技术在天体球体上投射点所需的数乐动体育网站5.0学技术。乐动-软件这本书似乎是建造工作仪器的手册,但没有证据表明他实际上建造了一名Astrolabe。然而,他做了,设计和建造了浑天仪乐动体育网站5.0,星盘的复杂前身

公元390年,亚历山大港的Theon发明了一种更易于使用的星盘,这是关于星盘的第一个权威描述。嗯,虽然Theon并没有建造星盘,但是历史学家认为他提供了完整的蓝图。

当伊斯兰天文学家看到席恩关于星盘的论文时,他们立刻看到了它们的价值。他们开始制作和使用这些乐器,并编写自己的手册。第一批用阿拉伯语书写的星盘指南出现在8世纪。到了11世纪,这种装置开始出现在穆斯林的西班牙。从那里,我们进入了基督教的欧洲,在那里,星盘帮助天文学家——甚至像乔叟这样的天才诗人——给夜空带来了秩序和稳定。在整个中世纪,它们都是不可或缺的工具,直到它们被更新的、更专业的技术所取代,如望远镜、六分仪和钟摆钟。乐动-软件

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照准仪和星盘:星盘解剖

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Astrolabe图
©2012 乐动体育英超直播HowstuffWorks.

如果你面前有一个古代的星盘,不管它起源于11世纪的伊斯兰教还是16世纪的欧洲,它的基本部分都是一样的。他们在这里,从乐器的底部到顶部

母亲(拉丁语为“母亲”)作为Astrolabe的基础。这种通常由黄铜制成的圆形板,直径约6英寸(15厘米),四分之一厚。它的中心被挖空,所以一个或多个板可以坐在上面,坐落在抑郁症中。母体的边缘,称为肢体,两个鳞片 - 用于测量一天时间的内尺度和用于测量从0到360的度的外部尺度。轴承环的座位坐在中午标记上方,定义了Astrolabe的顶部并提供了附着点。当他想使用仪器时,天文学家将通过戒指绑绳子,让设备直接悬挂。乐动体育网站5.0

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接下来是一系列的pl,每个板对应于特定纬度。这是必要的,因为位于赤道的观察者,与观察者相比,与观察者相比,在中纬度地看到了夜空的不同部分。乐动体育网站5.0对于Astrolabe正常工作,它需要特定于给定纬度的板。

每个盘子都刻有两种圈子。第一个是持续高度的圆圈Almucantars.,其中地平线是最重要的杏仁。第二个是,它与杏仁以直角相交。最重要的方位角是子午线。

(听起来像“条约”)放在盘子上。现代网眼通常是透明的塑料所以你可以通过它们看到下面的板块。为了在古代世界获得相同的效果,Astrolabe制造商削减了大部分金属,留下骨骼相似的乐动体育网站5.0环。重新标记有很多星星还有几个重要的星座。当它围绕一个中心大头针(北天极)旋转时,网眼就显示出天球的日常运动。网孔的周长包含一个最外层的刻度,分为小时和最内层的刻度,标记着一年中的天数。

在一些星盘上,有一种像时钟一样的指针乐动体育网站5.0规则,标有-30度到+ 70度的下降,躺在一切。一个引脚穿过仪器的中心,将所有件均在一起,但允许规则和Rete在板上旋转。

背部其中包括各种有用的比例尺和表。所有的星盘都包括测量角度和确定任何日期的太阳经度的刻度。许多人还用刻度来解决简单的三角学问题。一个alidade.还连接到后面,允许用户测量天体对象的高度。乐动体育网站5.0

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使用Astrolabe:你准备好了吗?

在10世纪,波斯天文学家(星盘崇拜者)Abd al-Rahman al-Sufi写了一本书,声称星盘有1000种用途。波斯人可能有点夸张,但在一个熟练的从业者手中,这种工具可以提供许多问题的答案。有了星盘,天文学家就可以计算出天体乐动体育网站5.0的位置时间白天(或夜晚),一年的时间,任何物体的高度,纬度等等。

用星盘最简单的计算方法之一是计算一个物体在地平线以上的高度。物体可以是任何东西——一棵树,一座山峰,一颗星星。乐动体育网站5.0要找到它的高度,遵循以下步骤:

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  1. 首先,在星乐动体育网站5.0盘顶部的环上系上一根短绳、细绳或麻绳。
  2. 保持绳索,使仪器垂直悬挂。
  3. 转动Astrolabe,使其边缘指向您的目标。
  4. 旋转照准仪(星盘背面的钟状指针),直到物体与刻度盘的两端对齐。(注意:不要直视太阳。相反,你应该调整照准仪,直到上叶片的阴影落在下叶片上。)
  5. 使用标记在Astrolabe的后缘上标记的最外层高度刻度读取对象的高度。这应该告诉你对象的高度,以学位。

凉爽,呵呵?现在让我们说你想使用Astrolabe来确定何时太阳将在特定的一天设置。这是你做的:

  1. 在目标日期找到太阳的位置。为此,请使用Astrolabe背面的alidade,转动拨号,直到它指向日历比例的日期。
  2. 从十二生肖读取相应的值。
  3. 在仪器的前面,旋转网眼,直到步骤2中得到的特定黄道值触及西侧(右)地平。
  4. 旋转规则(前面的时钟拨号),直到它触及特定的十二生肖。
  5. 从肢体上的时间尺度读取当地的太阳时间。

接下来更有趣的动手。

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告诉时间 - 与你的惊人的阿斯特罗比

随着你的曲折和转弯,你可以告诉时间。放松。一旦你掌握它,它并不像你想象的那么难。”width=
随着你的曲折和转弯,你可以告诉时间。放松。一旦你掌握它,它并不像你想象的那么难。
iStockphoto /Thinkstock.

你丢了你的智能手机?不用担心,只是拉出你的Astrolabe找到白天或黑夜的时间。在白天,您将根据您的高度计算您的计算太阳。在晚上,你可以利用可见恒星的高度。作为一个例子,让我们通过步骤来确定晚上的时间:

  1. 首先,必须将当前日历日期转换为黄道十二宫日期,正如我们在前面的练习中所做的那样。乐动体育网站5.0转动照准仪,直到它指向日历刻度上的日期,然后从黄道刻度上读出相应的值。
  2. 现在你需要找到一个合适的参考星。记住,古代的人们对夜空非常熟悉,也知道主要的星座。作为天空中第八亮的星星,也是小犬座中最亮的一颗,三桅三桅是我们熟悉的灯塔,在大多数星盘上都会出现。因此,我们将使用南水北调作为我们的参考星。
  3. 在第一次练习中给出的相同步骤后找到procyon的高度。
  4. 现在把星盘翻过来,在星网上找到目标星。
  5. 旋转网格,直到目标星接触到与第3步中计算的值相匹配的高度线。
  6. 要查找时间,请旋转规则,直到触及特定的黄道带值。然后从外轮辋读取时间。

牛津科学史博物馆的网站提供了一个极好的互动演示最后一个练习,用一个古代星盘的复制品。当你一步步完成这个过程时,它还会显示出乐器的不同音阶上的标记。

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获得自己的阿斯特罗比

如果你是一个天文爱好者,你可能已经投资了一个好的望远镜。现在您可能想要在您的收藏中添加一个星盘。最简单的办法就是买一个现成的星盘。你可以在eBay上找到一些古董星盘,不过任何20世纪以前的仪器都要花你一大笔钱。乐动体育网站5.0一个更好的选择是买一个复制品,它将给你一个真实的古代星盘体验,而没有高昂的价格。许多网站提供各种不同的天球星盘和海洋星盘。

现代材料具有优于黄铜和锡的优势。旧学校的良好混合来自Janus,这是一个基于特拉华的公司,背后的几家受欢迎的Astrolabe资源。乐动体育网站5.0如果你真的想踢它旧学校,你会想要从头开始建造自己的Astrolabe。为了获得全面的经验,首先阅读“Astrolabe上的一篇论文”,仪器上的第一个英语手册。James E. Morrison,Janus和Janus的主人和创造者个人阿尔托莱罗,翻译了杂耍的中英语的工作进入了小孩,温和的语言我们都能理解(可以使用翻译的PDF在这里)。

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为了建造您可以在阅读14世纪的论文时可以使用的Astrolabe,您最好的选择是从预先存在的模板开始。在“古代天文学的历史与实践”(牛津大学出版社,1998年),作者James Evans提供了一套完整的模式来制作Astrolabe。乐动体育网站5.0您简单地将图案复印在纸上(或在RETE的情况下乙酸盐透明度),将它们粘在卡片上,切出零件,打开中心的孔,并使用螺栓和螺母将所有东西捆绑在一起。他专门为两个高度板材提供模式 - 西雅图和洛杉矶 - 但您也可以在书体中找到其他人。

另一个伟大的资源是由夏威夷大学天文学研究所开发的实践Astrolabe活动。网站包括一个程序计算任何位置的完整星盘模板集。一旦你指定了你的位置,程序生成文件,你可以保存到你的电脑或打印出来。该网站还提供完整的装配说明和一个底漆一旦建造就如何使用这件事。

无论您服用哪种路线,商店买的Astrolabe或DIY,您都拥有自己的世界上第一个模拟计算机版本。与此同时,您将更加了解夜空 - 以及与古代天文学世界的更深入的联系。

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星盘常见问题解答

什么是Astrolabes用于?
星盘是一种简单但功能强大的天文仪器,用于观测、模拟计算和计算时间。乐动体育网站5.0它们还被用来测量天体的高度,使天文学家能够识别太阳的位置和其他天体的位置。乐动体育网站5.0
星盘今天还在使用吗?
虽然星盘是非常古老的设备,并且已经被现代计算机技术所取代,但它们至今仍被用作学习古代天文学的一部分。乐动-软件几个世纪前,星盘是一项高科技乐动体育网站5.0发明,天文学家用它来导航和计算地平线以上的距离。乐动-软件
六分仪和星盘有什么区别?
甚至在Astrolabes陷入困境之前也使用了六分裂。另一方面,塞克斯特的主要目的是计算地平线和天体之间的角度,如星,太阳,月亮等。Astrolabes用于计算天体之间的距离。
谁在什么时候发明了星盘?
星盘被认为自公元前220年甚至更早就存在了。他们的发明被认为是生活在希腊化时期的数学家Apollonius of Perga。
为什么星盘对穆斯林很重要?
Astrolabes对世界各地的穆斯林抱有精神意义。他们用它们找到麦加的方向,也称为Qibla。乐动体育网站5.0这援助穆斯林在麦加真正方向上表演祈祷。

更多信息

作者注:星盘是如何工作的

当我包装这个故事时,它发生在我身上,你可以在智能手机或平板电脑上制作数字astrolabe。我在手机上快速搜索了 - 你会相信吗?- 有一个应用程序!通过Twonineeight软件查看Astrolabe时钟。它是免费的,尽管可乐动体育网站5.0能比在纯粹的模拟形式中的Astrolabe令人满意的令人满意。

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  • 星光熠熠的信使。“西方星盘之旅。”剑桥大学历史与科学哲学系。1999。(2012年4月17日)http://www.hps.cam.ac.uk/starry/waslabe.html
  • TED演讲。"汤姆·乌耶克演示了13世纪的星盘"TEDGlobal 2009。2009年7月拍摄的。(2012年4月17日)http://www.ted.com/talks/tom_wujec_demos_the_13th_century_astrolabe.html