古代天文学家如何观测星空?靠一个“盘子”
2022-04-28 00:45 来源:朝闻天下 阅读量:7905 小 中
星盘是一种古老的天文仪器,一般是金属圆盘的形状,可以用手操作。其功能包括测量天体高度、识别恒星或行星、根据当地时间确定其纬度、三角测量等。可以说,星盘是一种应用非常广泛的仪器,在古代天文测量中发挥着重要的作用。
需要注意的是,在古代,还有另外一种星盘用于占星。这里介绍的是一种天文测量的科学仪器。
古希腊的星盘
目前已知第一个记录星盘的人是公元4世纪亚历山大城的学者席恩,他在《占星术》一书中做了详细的记录。
但是席恩不是第一个发明星盘的人。根据与席恩同时代的卡修斯的记载,几百年前天文学家希帕查斯曾使用过测量天体的仪器。这个仪器只有一个圆盘和一个窥视孔,应该是星盘的原貌。
托勒密还提到他使用了一种类似Hipparchas的仪器来观察天体。根据这些资料,认为最早的星盘是公元前2世纪希帕查斯发明的。
星盘在阿拉伯世界的发展
星盘虽然起源于古希腊,但在中世纪传入阿拉伯世界后得到了进一步的发展。穆罕默德·米德多特,八世纪的数学家;法扎里是阿拉伯世界第一个制作星盘的人。很快,阿拉伯人喜欢上了这种小巧轻便的乐器。
由于教义的要求,阿拉伯人要按时进行崇拜仪式,准确把握太阳和月亮出现的时间,也知道宗教圣地的方向,所以星盘的出现正好满足了他们的需求。为了获得更好的效果,阿拉伯人对星盘进行了改造,增加了一些新的结构和功能。
其中最重要的变化是引入了角度刻度,增加了代表地平线的地平线圆。这样不仅可以推算出太阳和星星的升起时间,还可以确定祭祀的具体时间和方向。这个功能对于穆斯林来说非常重要。
后来,星盘在阿拉伯世界发展出各种不同的形式。比如9世纪末,记录了一个球形的星盘,是星盘和浑天仪的组合。12世纪有人发明了线性星盘,其形状是一根有刻度但无准星的木棍,配有铅垂线和指针;1235年,阿比密多,伊斯法罕;Buckle发明了机械齿轮星盘。
阿拉伯人把星盘的样式和功能几乎发展到了极致。
磁盘的结构
圆盘的主体是圆盘,通常由黄铜制成,中间部分凹陷形成空腔。圆盘的圆圈标有刻度,表示地平圈,可以读出方位角和角度值。
圆盘背面通常刻有各种应用所需的刻度,包括时间换算曲线、将月份换算成黄道上太阳位置的日历、三角刻度等。
在圆盘的凹面部分,通常有几个不同刻度的薄圆盘,上面刻着代表黄道十二宫的圆圈,星座的名称,最亮的星星等等。这些薄磁盘可以根据不同的要求进行更换。
薄盘外面还有一个镂空的圆盘,是天球和可见天空的范围,通常有刻度和装饰图形。
最外面是一把带刻度的尺子,也叫照准仪,两端有孔,可以窥视天体,进行高度和方位测量。照准仪可以安装在最外侧或后侧。
这些部分通过中轴线连接起来,形成一个完整的星盘。
如何使用星盘
星盘在使用时,可以根据不同的要求安装不同的薄盘,照准仪也可以安装在前面或后面,然后根据读数旋转照准仪得到想要的结果。这里有两个实际应用的例子。
1.测量天体高度:将星盘直立放置,看星盘上的横、竖刻度是否与直立状态一致。然后,通过照准仪上的孔找到被测天体,这样就可以通过照准仪两端的孔看到天体。这时,读出照准仪两端所指的刻度值,就知道天体的高度了。
2.确认太阳所在的黄道十二宫:太阳升起时,通过照准仪上的一个小孔观察太阳的位置,通过连续观察得到太阳在天空中的运行轨迹。然后,转动带有黄道的薄圆盘,使其上的刻线与观测到的太阳轨迹重合,刻线对应的星座图案就是太阳所在的黄道十二宫。
以上只是星盘应用的一个简单例子。通过一系列的观察和计算,可以获得更多的信息。当然,这种观测的精度无法与现代天文仪器相比,但在古代社会,完全可以满足当时人们的需求。
除了在天文学中的应用,星盘在宗教和日常应用中也发挥着重要作用。在六分仪发明之前,星盘应该是古代使用最广泛的小型科学仪器。
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