星盘:利用恒星进行导航和计时

想知道你在地球上的什么地方吗?查看谷歌地图或谷歌地球。想知道现在几点了吗?你的手表或iPhone可以在瞬间告诉你这一点。想知道天上有什么星星吗?数字天文馆的应用程序和软件会在你点击它们时立即给你这些信息。我们生活在一个非凡的时代,当你触手可及这些信息时。...

想知道你在地球上的什么地方吗?查看谷歌地图或谷歌地球。想知道现在几点了吗?你的手表或iPhone可以在瞬间告诉你这一点。想知道天上有什么星星吗?数字天文馆的应用程序和软件会在你点击它们时立即给你这些信息。我们生活在一个非凡的时代,当你触手可及这些信息时。

three Apollo 13 crew members with early navigation tools

在历史的大部分时间里,情况并非如此。虽然今天我们可能会使用星图来定位天空中的物体,但早在电力、GPS系统和望远镜出现之前,人们必须仅使用手头上的东西来计算相同的信息:白天和夜间的天空、太阳、月亮、行星、恒星和星座。太阳从东方升起,从西方落下,这给了他们方向。夜空中的北极星让他们知道了北方在哪里。然而,不久他们就发明了仪器来帮助他们更准确地确定自己的位置。请注意,这是在望远镜发明之前的几个世纪(发生在17世纪,人们把它归功于伽利略·伽利略或汉斯·利珀西)。在此之前,人们不得不依靠肉眼观察。

介绍星盘

其中一种仪器是星盘。它的名字字面意思是“明星接受者”。它在中世纪和文艺复兴时期一直使用,到今天仍然使用有限。大多数人认为星盘是古代航海家和科学家使用的。星盘的技术术语是“倾斜仪”——它完美地描述了它的功能:它允许用户测量天空中某物(太阳、月亮、行星或恒星)的倾斜位置,并使用这些信息确定纬度、所在位置的时间和其他数据。星盘通常有一张蚀刻在金属上的天空地图(也可以画在木头或纸板上)。几千年前,这些仪器将“高”置于“高科技”之中,成为航海和计时的热门新事物。

尽管星盘是非常古老的技术,但它们在今天仍在使用,人们仍在学习制作它们,作为学习天文学的一部分。一些科学教师让学生在课堂上制作星盘。徒步旅行者有时会在GPS或手机服务无法到达时使用它们。你可以按照NOAA网站上的这个方便的指南学习自己制作一个。

因为星盘测量的是在天空中运动的物体,所以它们既有固定的部分,也有运动的部分。固定块上刻有(或绘制)时间刻度,旋转块模拟我们在天空中看到的日常运动。用户将其中一个运动部件与天体对齐,以了解其在天空中的高度(方位角)。

如果这个仪器看起来很像一个时钟,那不是巧合。我们的计时系统是基于天空运动的。回想一下,太阳在天空中的一次明显的旅行被认为是一天。因此,第一个机械天文钟是基于星盘的。你可能见过的其他仪器,包括天文馆、浑仪、六分仪和平面仪,都是基于与星盘相同的想法和设计。

星盘里有什么?

星盘看起来可能很复杂,但它是基于一个简单的设计。主要部分是一个称为“mater”(拉丁文表示“mother”)的磁盘。它可以包含一个或多个被称为“鼓室”(一些学者称之为“气候”)的平板。主门楣板将门楣板固定在适当的位置,主门楣板包含有关地球特定纬度的信息。材料的边缘刻有(或绘制)小时和分钟或弧度。它的背面还刻有其他信息。门和鼓室旋转。还有一个“网”,它包含了天空中最亮的星星的图表。这些主要部分构成了星盘。有非常朴素的,而另一些可以相当华丽,并有杠杆和链条连接到他们,以及装饰雕刻和金属制品。

使用星盘

星盘有些深奥,因为它给你提供了信息,你可以用它来计算其他信息。例如,你可以用它来计算出月球或给定行星的升起和落下时间。如果你是一名“回到过去”的水手,你会使用水手的星盘来确定你的船在海上的纬度。你要做的是在中午测量太阳的高度,或者在晚上测量给定恒星的高度。太阳或恒星在地平线上的度数会让你知道当你航行环游世界时,你在北方或南方有多远。

谁创造了星盘?

最早的星盘被认为是由佩尔加的阿波罗尼斯创造的。他是一位几何学家和天文学家,他的工作影响了后来的天文学家和数学家。他用几何学原理测量并试图解释天空中物体的明显运动。星盘是他为帮助工作而发明的几项发明之一。希腊天文学家希帕库斯和亚历山大的埃及天文学家海帕蒂亚经常被认为是发明了星盘的人。伊斯兰天文学家,以及印度和亚洲的天文学家也致力于完善星盘的机制,并且由于科学和宗教原因,它在许多世纪里一直在使用。

世界各地的博物馆都收藏着星盘,包括芝加哥的阿德勒天文馆、慕尼黑的德意志博物馆、英国牛津的科学史博物馆、耶鲁大学、巴黎的卢浮宫等。

  • 发表于 2021-09-04 03:41
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  • 分类:科学

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