|
Читайте также: |
Гномон
Гно́мон (від грец. γνώμων — той, хто знає) — давній астрономічний інструмент для визначення часу, конструкція, елементом якої є вертикальна жердина, що відкидає тінь на горизонтальний майданчик;
- декоративно-пластична мала архітектурна форма у вигляді обеліску зі шкалою, нанесеною на землі, або надбудови до споруди, яка містить стрижень та годинні поділки;
- основний предмет Гномо́ніки.
Ґномон дозволяє визначити:
- астрономічний полудень — момент, коли довжина його тіні найменша;
- напрям на північ — за напрямом тіні в астрономічний полудень;
широту місця — за довжиною тіні в астрономічний полудень.
Для точності вимірювання важливе значення має висота ґномона — чим він вищий, тим довша тінь, що відкидається ним, що підвищує точність вимірювання. Проте точність ґномона відносно невелика, оскільки кутовий діаметр Сонця приблизно дорівнює 30', використовувати ж ґномон для вимірювання за зірками неможливо.
У ясний сонячний день жердина відкидає тінь, довжина якої від сходу сонця до полудня безперервно зменшується, а від полудня до заходу сонця -збільшується. Напрямок найкоротшою тіні, близько істинного півдня,представляє напрям істинного меридіана, а довжина тіні (l), при відомій висоті жердини (b), дає можливість обчислити кутову висоту Сонця (h) за формулою
tgh = b / l.
Історія
Батьківщиною ґномонів є Вавилон. У VI столітті до нашої ери ґномони «перемандрували» до Стародавньої Греції та Стародавнього Єгипту. У 547 році до н. е. грецькі філософи Анаксимандр і Анаксимен встановили на площі у Спарті ґномон, який вказував усі денні години. Спочатку про час дізнавались, вимірюючи довжину тіні. Згодом майданчик навколо ґномона розмітили годинними поділками. Проте видимий добовий рух Сонця протягом року є нерівномірним. Тому, зокрема, у Греції на гранях невеликого мармурового кубавстановлювали декілька циферблатів. У кожну задану пору року куб повертали потрібною гранню догори, вставляючи ґномон у заготовлений отвір. Після того, як ґномон був обладнаний циферблатом, він уподібнився до сучасного сонячного годинника.
Іноді ґномони ставали справжніми пам'ятками мистецтва. Так, у Римі у І ст. н. е. під час царювання імператора Октавіана Августа, на Марсовому полі був встановлений ґномон-обеліск міфічного фараона Сесостриса (Сезостриса) висотою 34 метри, який римляни вивезли з Єгипту. У 1430 році узбецький астроном Улугбек у Самарканді спорудив ґномон висотою 50 м. У XV столітті Паоло даль Поццо Тосканеллі (Paolo dal Pozzo Toscanellі) встановив на куполі собору у Флоренції ґномон висотою 92 м від землі. Найцікавішим є велетенський кам'яний ґномон, побудований на початку XVIII ст. у Делі. Керував роботами індійський астроном Савай Джай Сінгх II(Sawai Jai Singh II). Ґномон має форму прямокутного трикутника з довжиною гіпотенузи 39 м. З обох сторін ґномона розташовані кам'яні споруди, які становлять чверті кола (квадранти) радіусом 15 м з центром у вершині ґномона. Площина цього кола перпендикулярна до площини горизонту. Окружність ґномона поділена не лише на години і хвилини, а й на градуси. За допомогою поділок, нанесених на квадрант, можна визначити годинні кути Сонця за положенням тіні, що відкидається ґномоном.
На багатьох будинках — пам'ятках архітектури можна побачити також вертикальні ґномони, у яких вертикальний циферблат розміщений перпендикулярно до площини меридіана. Індійські паломники, що відправлялися до священного міста Бенарес, користувалися переносними ґномонами, які являли собою восьмигранний жезл з розміткою на гранях для визначення часу та спрямованості на схід у різні місяці року.
Нині ґномон як астрономічний інструмент вже не використовується, проте сонячний годинник за принципом дії є тим же ґномоном.
Вертикальний ґномон у Ponte Vecchio в Флоренції, Італія
Вертикальний ґномон у місті Куритиба, Бразилія
Посох Якова
Посох Якова, radius astronomicus («астрономічний радіус») - один з перших інструментів для астрономічних спостережень, службовець для вимірювання кутів. Використовується в астрономії, навігації і геодезії.
У навігації інструмент називається поперечним жезлом і використовується для визначення широти судна шляхом вимірювання висоти Полярної зірки або Сонця. Астрономи частіше називають цей інструмент radius astronomicus(«астрономічний радіус»). У наш час назва «посох Якова» застосовується в основному стосовно до інструменту для геодезії.
Історія
Походження назви інструменту не ясно. Деякі посилаються на біблійного патріарха Якова. Можливо, назва походить від подібності інструменту з Оріоном, який на деяких середньовічних зоряних картах іменувався Яковом. Назва поперечний жезл пов'язують з хрестоподібної формою інструменту.
Посох Якова з'явився в 1300-х роках. Спочатку він складався з однієї рейки і використовувався для астрономічних вимірів. Вперше він був описаний єврейським математиком Бен Гершома з Провансу. Проте, як видно, він запозичив цей винахід у Якова Бен Макірі, які також жив в Провансі в той же період. Приписування авторства астроному XV століття Георгу Пурбаха виглядає менш достовірним, оскільки Пурбах народився після 1423 Можливо, мова йде про інше інструменті з такою ж назвою. Мей стверджує, що коріння інструменту сходять до халдеїв, вчасно близько 400 р. до нашої ери.
Хоча прийнято вважати, що Леві Бен Гершем першим описав посох Якова, є достатньо доказів того, що китайський учений Шень Ко (1031-1095) епохи імперії Сун у своєму нарисі «Записки про струмку снів» 1088 описав посох Якова Шень виявляв інтерес до стародавніх предметів. Одного разу він виявив у своєму саду щось схоже на арбалет. Він зрозумів, що якщо переробити цей пристрій, то можна побудувати прилад, придатний для вимірювання висоти віддалених гір, подібно до того, як математики вимірюють висоту об'єктів методом тріангуляції.
В Індійському астрономії поперечний жезл, відомий як ясті-янтра, використовувався вже під час Бхаскара (1114-1185). Його конструкція варіювалася від простого жердини до V-образно з'єднаних рейок, призначених спеціально для визначення кутів за допомогою градуйованої шкали. В епоху Відродження голландський математик і топограф Метіус, як відомо, розробив свій власний посох Якова. Відомо також, що Джемма Фрізіус удосконалив цей інструмент.
Конструкція
Щоб вимірювати кути в різних діапазонах величин, потрібно було мати декілька ригелів різної довжини. Найпоширенішим випадком були інструменти з трьома ригелями. У більш пізніх виробах замість змінних ригелів стали використовувати один з кілочком для позначення кінця ригеля. Ці кілочки встановлювалися в одному з декількох пар отворів, розташованих симетрично по обидві сторонни ригеля. Це дало ті ж можливості по вимірюванню з меншою кількістю деталей. Ригелі в конструкції Фрізіуса мали ковзний повзун для позначення кінцевої точки.
Применение
Штурман приставляет один конец основной рейки к щеке чуть ниже глаза. Он настраивается на линию горизонта через конец нижней части ригеля (или через отверстие в латунном фитинге) (B) и перемещает ригель вдоль основной рейки, пока не увидит солнце (или другой объект измерения) на другом конце ригеля (C). Для вычисления высоты цели нужно прочитать позицию ригеля по шкале на основной рейке. Эта величина преобразуется в угловую меру путём поиска значения в специальной таблице. Если угол слишком большой, используют два конца ригеля.
Посох Якова из Практической навигации Джона Селлера (1672)
Астрономічний інструмент, винахід якого приписується Герсоніду. Перекладинаможе ковзати по довгій центральної лінійці (70-100 см), на якій нанесена шкала.Центральний жезл наводиться на одне небесне тіло, після чого перекладина BCковзає, поки лінія AC на покаже на друге небесне тіло. Заздалегідьотградуірована шкала на центральному жезлі показує кут між напрямками на обрані небесні тіла. Якщо кут занадто великий, використовують два кінціпоперечки BC. Для зручності виміру на кінці лінійці близькому оці кріпиласяпросвердлена пластинка.
Трикветр
Трикветрум (від лат. Triquetrus - трикутний) (трікветр, лінійка параллактическим) - стародавній астрономічний інструмент кутомірний, що застосовувався для вимірювання зенітних відстаней небесних світил і паралакса Місяця. Застосування трікветра було описано Птолемеєм в Альмагесті і Коперником у книзі Про обертання небесних сфер. Складався з трьох шарнірно-з'єднаних стержнів, що утворюють рівнобедрений трикутник, у якого кут при вершині міг змінюватися відповідно до вимірюваним зенітним відстанню. Мірою кута служила довжина стрижня з нанесеними на ньогоподілами, що знаходився в основі трикутника. Трикветрум використовувався при астрономічних спостереженнях аж до XVI століття.
Квадрант
Квадрант - 1) Старовинний кутомірний астрономічний інструмент для вимірювання висоти небесних світил над горизонтом і кутових відстаней між світилами. Лімб квадранта становить 1 / 4 частина окружності.
2) (від лат. Quadrans - четверта частина) Плоский сектор з центральним кутом в 90 °, 1 / 4 частина кола. Квадрант площині - будь-яка з 4 областей (кутів), на які площину ділиться двома взаємно перпендикулярними прямими.
Квадрант - ранній прототип секстанта, астрономічний інструмент для визначення висот світил. Квадрант складається з пластини з лімбом у чверть кола для відліку кутів і планки (або телескопа) для фіксації кута, прикріпленою до цієї пластині одним кінцем.
Квадрант - астрономічний інструмент, який служив з часів Тихо Браге і до початку нинішнього століття для вимірювання висот небесних світил.Складається з чверті кола, розділеної на градуси і більш дрібні частини і встановлюється у вертикальній площині. У центрі дуги К. обертається лінійка з діоптріями або ж зорова труба. Місце нуля (початок рахунку, звичайно від надира) визначалося схилом, грузик якого знаходився в посудині з водою або маслом, а положення алідади або труби при наведенні на спостережуваний предмет відлічувалися за допомогою верньера. Для подорожуючих астрономів виготовлялися переносні К., що встановлюються на штативах; для постійних ж обсерваторій робилися стінні К., нерухомо укріплюються в площині меридіана до кам'яних стін будівлі обсерваторії. Особливо відомі були стінні К. англійських фабрикантів Грегема, Берда і Рамсдена; вони доводили радіуси К. до 8-ми футів. Не складаючи повного кола, К. не дозволяє виключати спостереженнями помилки ексцентриситету, і тому нині він вийшов з ужитку і замінюється меридіанний кругом (встановлюються в площині меридіана) і вертикальним кругом (встановлюються в будь-якому вертикалі).
Стінний квадрант
Стінний квадрант був одним з найважливіших інструментів наглядової дооптичної астрономії. У країнах ісламського світу найбільшими були стінні квадранти ал-Біруні (R = 7,5 м), Насир ад-Діна ат-Тусі в Марагінской обсерваторії (R = 6,5 м), а також гігантський інструмент обсерваторії Улугбека в Самарканді (R = 40 м). Ці інструменти забезпечували найвищу точність вимірів для свого часу.
Секстант
Секстант (секстан) - це навігаційний вимірювальний інструмент, який використовується для вимірювання висоти світила над горизонтом з метою визначення географічних координат тієї місцевості, в якій проводиться вимірювання. Наприклад, вимірявши висоту Сонця в астрономічний полудень, можна, знаючи дату вимірювання, обчислити широту місцевості.
Довжина шкали секстанта становить 1 / 6 від повного кола або 60 °, назва секстанта відбувається з латині (sextans, - tis - шоста частина).
У секстанті використовується принцип поєднання зображень двох об'єктів за допомогою подвійного відображення одного з них. Цей принцип був винайдений Ісааком Ньютоном в 1699 році, але не був опублікований. Дві людини незалежно винайшли секстант в 1730: англійський математик Джон Хадлі і американський винахідник Томас Годфрі. Секстант витіснив астролябію як головнийнавігаційний інструмент.
Переваги
Головна особливість секстанта, яка дозволила йому витіснити астролябію, полягає в тому, що при його використанні висота світила вимірюються щодо обрію, а не щодо самого інструменту. Це дає велику точність. При спостереженні через секстант горизонт і світило поєднуються в одному полізору, і залишаються нерухомими відносно один одного, навіть якщо спостерігач знаходиться на пливе кораблі. Це відбувається, тому що секстант показує нерухомий горизонт прямо, а астрономічний об'єкт - крізь два протилежних дзеркала.
Пристрій
Частини секстанта змонтовані на рамі, утвореної двома радіусами і дугою, яка називається лімбом. За допомогою секстанта можна вимірювати кути до 140 °вліво від нульового індексу і до 5 ° вправо, ці позначки знаходяться на лімбі. Налівому радіусі нерухомо встановлені мале дзеркало і світлофільтри. Половина поверхні малого дзеркала прозора. У вершині рами на рухомому радіусі,званому алидаду, укріплено велике дзеркало. На іншому кінці алідади укріплений відліковим барабан, розділений на 60-хвилинні поділу. Труба вставляється в спеціальну стійку на рамі секстанта.
Використання
Зображення в секстанті поєднує у собі два види. Перший - вид неба через дзеркала. Другий - вид горизонту. Секстант використовують, регулюючи важіль і регулювальний гвинт до тих пір, поки нижній край зображення світила не торкнеться обрію. Точний момент часу, в який проводиться вимір, засікає помічник з годинником. Потім кут піднесення зчитується зі шкали, верньера і регулювальний гвинт, і записується разом з часом.
Після цього потрібно перетворити дані за допомогою деяких математичних процедур. Найпростіший метод - намалювати равновозвишенне коло використовуваного астрономічного об'єкта на глобусі. Перетин цього кола з лінією навігаційного числення або іншим покажчиком дає точне місце розташування.
Секстант - чутливий інструмент. Якщо його упустити, то дуга може погнутися. Після падіння він може втратити точність.
Сучасні дослідження зоряного неба
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 109 | Нарушение авторских прав