Астролябия – удивительный «компьютер» древних. Как сделать астролябию своими руками


Астролябия

Сергей Масликов,директор детско-юношеского центра «Планетарий» (Новосибирск) «Кот Шрёдингера» №7–8, 2017

«Астролябия как астрономический инструмент: от Античности до Нового времени» — так называется кандидатская диссертация, которую этой весной защитил директор новосибирского планетария Сергей Масликов. Один из членов диссертационного совета, физик Юрий Рудой, комментируя эту работу, сказал: «Я за свою жизнь прочёл немало авторефератов, но чтобы так всё было интересно, красиво и содержательно написано, прямо как роман в некоторых местах... Следовало бы, немного переработав, опубликовать его в каком-то читаемом сейчас журнале, таком как „В мире науки“ или „Кот Шрёдингера“». Нам текст тоже очень понравился, так что мы с удовольствием выполняем рекомендацию диссертационного совета.

Первое место в рейтинге приборов

Уже семнадцатый год мы живём в третьем тысячелетии. Но не все итоги прошедшего, второго, тысячелетия подведены. Кто назовёт астрономический инструмент, который был наиболее широко распространён и известен в том самом, ушедшем тысячелетии? Наверняка у многих читателей уже готов ответ: телескоп. Но всеобщее применение он получил всего двести — двести пятьдесят лет назад.

Если копнуть глубже и попытаться определить главный астрономический инструмент в интервале с 1001 по 2000 год, то лавры придётся отдать прибору, о котором мы сегодня уже мало что помним. Как минимум с VIII и до конца XVII, а местами и XIX века, самым популярным астрономическим инструментом как в Европе, так и на Востоке была планисферная астролябия.

Ей посвящены сотни трактатов на арабском, латинском и некоторых других языках; художники изображали её на картинах, а поэты слагали о ней стихи. Астролябию преподносили в дар царям, султанам и прочим высокопоставленным особам. Она выполняла разные функции — часов, дальномера, навигатора, счётной машины, справочника координат и тригонометрических функций. На протяжении полутора тысяч лет этим устройством пользовались учёные, путешественники, торговцы, священнослужители, астрологи, преподаватели и студенты.

Развернуть сферу на плоскость

Так что же это за инструмент? Теория планисферной астролябии была разработана ещё в III веке до нашей эры. Древнегреческий математик Аполлоний Пергский придумал, как изобразить сферу на плоской поверхности, — иными словами, «развернуть» её. Любой круг небесной сферы, например круг зодиака, при планисферном проецировании оставался кругом и на плоскости. Второе важное свойство этой проекции — сохранение углов на сфере и на плоскости.

Трудно сказать, когда эта красивая теория была воплощена в металле, то есть когда была изготовлена первая астролябия, но в IV веке нашей эры такой прибор уже точно существовал. Создал его, скорее всего, Теон Александрийский.

Его астролябия, как и все последующие, включала следующие основные части:

Конструкция скреплялась осью, а ось фиксировалась шплинтом (в восточных астролябиях он назывался «лошадкой») или винтом (в западных инструментах). В соответствии с птолемеевой системой мира, Земля (тимпаны) была неподвижна, а небеса (паук) находились в движении.

Чтобы воспользоваться прибором, прежде всего нужно было найти на небе одну из ярких звёзд, указатель которой присутствовал на пауке астролябии. Затем с помощью алидады измерить высоту звезды. Дальше вращением паука указатель совмещали с линией измеренной высоты (линию искали на тимпане, который виден в прорези паука). После чего можно было считать, что на астролябии восстановлен текущий вид звёздного неба. Это построение служило базисом для решения многочисленных, не только астрономических задач. Например, этот прибор использовался для определения времени и продолжительности дня, математических вычислений и астрологических предсказаний.

Одна из загадок, над которой сейчас ломают голову историки науки, — это так называемый антикитерский механизм. Он был поднят со дна Эгейского моря вблизи острова Антикитера в 1901 году. Вначале решили, что это астролябия, но прибор оказался намного сложнее. Антикитерский механизм содержал 32 шестерёнки и позволял рассчитывать не менее 42 астрономических явлений. Об этом узнали, когда просветили механизм рентгеновскими лучами. Но главное, он изготовлен за пятьсот лет до того, как Теон Александрийский впервые описал астролябию.

Почему технология изготовления таких устройств не получила развития? Не исключено, что грекам была известна и более простая версия — планисферная астролябия. Но самые древние из сохранившихся инструментов датируются VIII–IX веками. Почему в музеях нет более ранних астролябий? Возможно, ответы на эти вопросы стоит искать на дне Эгейского моря, где покоятся сотни античных кораблей.

Спасибо арабскому Востоку

Арабы подхватили идею астролябии и возвели практику её изготовления и использования на очень высокий уровень. Этот универсальный инструмент распространился по всему восточному миру и проник в Европу. Но не все мусульманские традиции были востребованы, так что европейские мастера слегка модифицировали астролябию. Сегодня мы можем чётко разделить все сохранившиеся приборы на восточные и западные.

Примером восточного инструмента может служить большая, покрытая лаком деревянная астролябия из Эрмитажа (отдел Востока). Автору посчастливилось исследовать её вместе с другими астролябиями Эрмитажа в 2015 году.

Её корпус и алидада изготовлены из дерева — это исключение из правила. Обычно астролябии делались из латуни — сплава меди и цинка, прозванного «вечным» за свою износостойкость. В данном случае мастер выбрал дерево, чтобы изготовить лёгкий инструмент гигантского размера — диаметром 435 мм. Если бы использовался металл, астролябия была бы неподъёмной.

Чего добивался мастер, создавая столь крупногабаритный прибор? Как минимум двух целей: хотел повысить точность операций и сделать астролябию достойной высокого заказчика. Заказчик поименован в надписи на инструменте: «По указанию его превосходительства Ага Канбара Али, могущественного служителя царствующего Хакана, для снискания его высокого покровительства, эта астролябия изготовлена грешным рабом Мухаммадом Каримом». Коллеги из Тегерана помогли узнать, что этот высокопоставленный Ага Канбар Али был главным казначеем двора.

История каждого инструмента интересна сама по себе. Деревянная астролябия была изготовлена в Иране в 1720 году, незадолго до того, как последнего сефевидского правителя Солтана Хусейна I смело афганское вторжение.

В Россию астролябия попала как трофей после одной из русско-турецких войн конца XVIII — начала XIX века. Это могло произойти, например, когда в ходе морского сражения близ Афона в 1807 году был захвачен один из флагманских кораблей командующего флотом Османской империи Сейита Али.

Надписи на этой астролябии выполнены на персидском (в основном) и арабском языках — вся поверхность покрыта вязью! Мастер подписал числовые значения не цифрами, а прописью. То есть там, где нам привычнее видеть, например, 21°45′, он написал словами: «двадцать один градус сорок пять минут». И так повсюду.

В астрономическом отношении самый интересный элемент астролябии — её паук, ажурная решётка на лицевой стороне. Она, как и положено, изготовлена из латуни. Среди листьев диковинных растений здесь скрываются, сами похожие на листья, указатели звёзд. Автор насчитал 22 звезды из числа наиболее ярких.

Эта астролябия помогла отгадать давнишнюю загадку — установить значение распространённой в Средние века восточной единицы длины фарсаха (фарсанга). Прежде его пытались выразить через «естественные» величины. Например, расстояние, на котором можно разглядеть силуэт верблюда в пустыне — около шести километров. Понятно, что индивидуальные свойства зрения делают это определение слишком неточным. Согласно другим источникам, звуки барабана в пустыне слышны за один фарсах. Или же фарсах — это расстояние, которое может на полной скорости проскакать всадник, не загнав лошадь. Значения колебались от 5,7 до 9,4 км. Большая деревянная астролябия внесла ясность в этот вопрос.

Дело в том, что непременным элементом восточных астролябий была таблица городов со значениями их координат. Таблица наносилась на донышко корпуса, так что увидеть её можно лишь разобрав астролябию, что и было сделано.

На дне корпуса обнаружились координаты в общей сложности 94 городов. Для каждого из них даны название, широта, долгота, азимут направления на Мекку, так называемая кибла. Отдельно указана сторона горизонта, где искать киблу. Пятый, самый ценный параметр, — это расстояние до Мекки, измеренное в фарсахах вдоль тогдашних дорог и караванных путей. Наличие такого параметра в астролябии — большая редкость.

Инструмент, похожий на наш, хранится в Британском музее в Лондоне. Его данные были прочитаны ещё полтора века назад. Однако до сих пор никто не догадался проделать такое простое действие — сравнить эти расстояния с современными, которые легко получить с помощью, например, интернет-сервиса Google Maps.

Предположим, что современные дороги не особо сильно отклоняются от древних караванных путей. Если в каком-то направлении сильно, статистика это выявит. В итоге было установлено среднее значение фарсаха — 7,5 км со средним квадратическим отклонением 0,35 км, то есть всего 5%! Совсем неплохо, ведь исходные таблицы датируются XIV веком. Хотелось бы узнать, как удавалось в те времена так точно измерять расстояния.

Радость Петра Первого

Нам лучше понятны инструменты, изготовленные в Европе: надписи на них чаще всего выполнены на латинском языке. Примером западной астролябии может служить инструмент, сделанный в 1614 году в Нюрнберге малоизвестным мастером Георгом Айершоттелем. Эта астролябия также хранится в Эрмитаже. В своё время ею пользовался юный царь Пётр.

Как писал российский историк Костомаров, Пётр услышал про астролябию от князя Якова Долгорукого и наказал ему привезти такой инструмент из-за границы. В 1688 году Долгорукий привёз из Франции астролябию, причём он нашёл «правильный» экземпляр — для широт 55 и 56 градусов.

Сохранились собственноручные записи Петра о том, как он учился работать с этим прибором:

«Когда хочешь поло избрать (то есть когда хочешь найти высоту полюса — С. М.) и когда будешь делать и сколько градусов... Солнце покажет на астролябиум, записать, потом взять того дня деклинацию (склонение Солнца — С. М.) и вынять (вычесть — С. М.) оною ис того числа, что Солнце покажет... и достальное, которое осталось за выемкою, вынять из 90, и что останет по тому месту, столько и градусоф широты. Деклинацию зимой убавить и летом прибавить».

Мастер изготавливал эту астролябию по книге, изданной в том же Нюрнберге годом раньше. Интересно, что в 1613 году координаты звёзд по-прежнему пересчитывали из каталога Птолемея, составленного в 137 году, то есть почти за полторы тысячи лет до написания книги. К значениям долгот звёзд автор просто прибавлял величину прецессионного сдвига, равную 21°37′. И это несмотря на то, что в 1604 году Галилей уже изобрёл телескоп, а датский астроном Тихо Браге ещё раньше, в 1598 году, составил высокоточный каталог звёзд!

Путаница с названиями

Так уж случилось, что в России под именем «астролябия» более двух столетий, с XVIII до начала XX века, был известен другой инструмент. Дело в том, что по инициативе Петра в Россию был завезён геодезический прибор, имевший одно назначение — измерять горизонтальные углы при съёмке местности. Работа предстояла огромная — составить карты беспредельной земли русской. Инструментов для съёмки потребовались сотни, а позднее и тысячи.

Уже после смерти Петра их стали называть астролябиями. Под этим именем они и сохранились в наших музеях, хотя правильное их название — геодезические угломерные инструменты, предшественники теодолитов. Поэтому Ильф и Петров, вкладывая в уста Остапа Бендера фразу «Сама меряет, было бы что мерять», скорее всего, имели в виду геодезическую астролябию. Настоящих же планисферных астролябий, поистине многофункциональных инструментов, в российских музеях сохранилось всего 14 экземпляров. Больше всего, девять, в Эрмитаже, три в Кунсткамере, один в Центральном военно-морском музее и один в Музее Востока (единственный в Москве).

Автору посчастливилось их все подержать в руках, и, надо сказать, ощущения это вызывает непередаваемые. Похоже на прикосновение к машине времени — невольно вызывает мысли о мастерах, создавших эти шедевры, об именитых людях, владевших ими на протяжении веков. И ещё удивление: насколько сложные, с большим набором функций, инструменты умели делать в те далёкие времена.

Одну из астролябий, из Музея Востока, мы описывали вместе с экспертом индийского происхождения Раджой Сармой. Он всю жизнь исследует научные инструменты из одного только города Лахор (Индия), где несколько веков существовала династия мастеров. Наше с Сармой развёрнутое, 24-страничное, описание московской астролябии оставило ряд вопросов без ответа. В этом приборе обнаружились элементы, которые ещё никто не описывал.

Искусство, аукционы и кражи

Сейчас многие музеи мира доступны в режиме онлайн. Так, самая крупная коллекция астролябий находится в оксфордском Музее науки. 136 инструментов, каждый из которых подробно описан, есть снимки всех элементов. Не хватает только... размеров. То ли это крупный промах составителей каталога, то ли сделано намеренно.

Недавно сбором древних артефактов озаботились богатые арабские страны. В 2008 году был построен Музей исламского искусства в Дохе, столице небольшой, но процветающей нефтяной страны — Катара. Арабские шейхи не жадничали: пригласили лучших архитекторов, скупили на аукционах ценные собрания, в том числе коллекцию астролябий, которую много лет собирал американец Леонард Линтон. Сейчас в музее около 40 астролябий.

Сколько стоят древние инструменты, можно судить по результатам аукционов. Самая дорогая астролябия была продана на Christie’s в 1995 году за 540,5 тысяч фунтов стерлингов (в нынешних ценах — 1 млн 300 тысяч долларов). Это восьмигранный инструмент, изготовленный немецким мастером Хабермелем в конце XVI века. Миллион долларов — это совсем немного по сравнению, например, с произведениями живописи, которые иногда оцениваются в сотни миллионов долларов.

Это не совсем справедливо. Некоторые астролябии можно на полном основании отнести к произведениям искусства. Взять, например, немецкого мастера XVI века Иоганна Преториуса — гравюры на его астролябиях доведены до совершенства и завораживают деталями. Как и картины, старинные инструменты привлекают похитителей. В 2004 году мир узнал об Андерсе Буриусе, главе отдела редких книг Королевской библиотеки Стокгольма, который долгое время крал и продавал особо ценные экземпляры. Делал он это профессионально — вычищал информацию о книгах из библиотечных каталогов. В 1999 году Буриус также похитил из Скоклостерского замка астролябию XVI века; позже она была оценена в 400 тысяч долларов. В 2004 году Буриус вынужден был признаться в хищениях, но не перенёс позора и покончил с собой.

Другая, далеко не новая проблема — это подделки, искусно изготовленные копии оригинальных инструментов. Та же астролябия из московского Музея Востока, созданная в 1587 году, является копией более древней астролябии мирзы Байсангура. Об этом, не таясь, поведал сам мастер.

Хуже, когда современная работа выдаётся за старую. По этой причине перед продажей раритетов аукционисты обращаются к экспертам. По астролябиям таких специалистов всего несколько человек в мире (автор ни в коей мере не причисляет себя к ним).

Чего не может смартфон

Что даёт нам изучение астролябий и других научных инструментов прошлого? Например, позволяет оценить роль арабского Востока в мировой науке. На моей защите доктор физико-математических наук Юрий Рудой сказал: «В наше время, которое проходит под знаком столкновения цивилизаций, как было бы хорошо и актуально популяризировать такие работы, чтобы люди поняли, что европейская цивилизация очень многим обязана восточной, мусульманской. Это не противоположные миры, наоборот, они взаимно дополняют друг друга».

А ещё, на мой взгляд, изучение древних инструментов способствует укрощению гордыни. Мы до такой степени восхищаемся достижениями своего века, что начинаем считать время, в которое живём, исключительным. И вдруг узнаём, что две тысячи лет назад люди делали такие вещи, аналоги которых появились только сейчас. Так, современный смартфон, снабжённый GPS-навигатором, выполняет далеко не все функции астролябии. Нужно добавить как минимум дальномер и теодолит. И всё вместе это не будет таким компактным и изящным инструментом, как астролябия.

Поэтому, отринув гордыню, давайте просто представим, что будут думать об уровне сегодняшней науки учёные через сто или, страшно подумать, тысячу лет. Представили? Ужас! После этого начинаешь с гораздо большим уважением относиться к достижениям далёких предков.

Дополнительную информацию можно найти на сайте автора, посвящённом исключительно астролябиям. Автор выражает признательность руководителям и сотрудникам Государственного Эрмитажа за возможность ознакомиться с этими инструментами. Отдельное спасибо профессору РУДН, доктору физико-математических наук Юрию Григорьевичу Рудому за энергичный посыл к написанию статьи.

elementy.ru

Астролябия – это... Определение, особенности, история и виды

Несмотря на огромное количество регулярно обновляемых изобретений, нанотехнологий и прочей современной техники, в моде по-прежнему актуально ретро. В данном стиле могут быть представлены различные приспособления, устройства, предметы мебели, одежда и даже автомобили. Предметы старины ценятся высоко и воспринимаются многими почитателями данного стиля как нечто невероятное и нерукотворное. Подобным ореолом таинственности овеян и такой необычный инструмент, как астролябия. Это настоящий древний компьютер, о котором известно далеко не многим.

Кратко о предмете и его назначении

Астролябия – это прибор для измерения горизонтальных углов, установления широты и долготы небесных тел. Он является старейшим астрономическим инструментом, когда-либо придуманным в истории человечества. Данное устройство основано на работе по принципу стереографической проекции. Современным прототипом астролябии считается планисфера. Она представляет собой подвижную карту звездного неба. Обычно она используется в целях обучения учащихся.

История происхождения предмета

Самый первый прибор астролябии был обнаружен в Древней Греции. Впервые о нем рассказал Витрувий. В его писании «Десять книг об архитектуре» он восхищенно описывал некий инструмент, названный автором «пауком».

Согласно мнению автора, инструмент был очень необычным внешне и вызывал определенные опасения среди окружающих. Многие из людей, которые когда-либо встречали это устройство, отзывались о нем, как о божественном артефакте. Среди первых авторов, написавших трактаты о данном устройстве, стали богословы и философы Иоанн Филопон, Синезия и Север Себохт.

Кто придумал устройство?

Согласно мнению все того же автора Витрувия, морская астролябия была придумана астрономом Евдоксом. По другой же версии заслуга принадлежит некому Аполлонию. Иных версий происхождения подобной астрономической диковинки не обнаружено.

На что похоже устройство?

Если с тем, кто изобрел астролябию, все более или менее понятно, то конструкция прибора вызывала ряд вопросов. Итак, на что же был похож стол необычный для того времени предмет?

Данное устройство было округлой формы и состояло из различных пазов, мелких деталей и шестеренок. В центре предмета красовался большой барабан и круг. Именно на нем было изображен весь зодиакальный круг. По альтернативной версии Клавдия Птолемея, устройство напоминало армиллярную сферу.

И лишь спустя много времени модель была доработана греческим математиком Теоном Александрийским. Было это в 4-м веке нашей эры. Правда, на тот момент устройство получило иное название – «малый астролабон».

Усовершенствование устройства

Позднее прибор астролябии был доработан и усовершенствован. Над ним работали ученые и математики исламского Востока. Благодаря их нововведениям, при помощи данного предмета можно было определять время суток, длительность ночи и дня, выполнять несложные вычисления для составления астрологического прогноза. О данном приборе стало появляться все больше историй и писаний. Например, о нем писали Насир ад-Дина ат-Туси, ал-Хорезми, ас-Сиджизи и прочие восточные авторы.

Путешествие в Европу

Со временем популярность компаса астролябии только растет. Она достигает берегов Западной Европы. На тот момент большим спросом пользовались различные инструменты арабского происхождения. Понравилась европейцам и астролябия.

Одно время европейские мастера создавали аналогичные устройства, исключительно опираясь на чертежи своих арабских коллег. Чуть позднее они стали создавать свои модели устройства, по-прежнему используя чертежи восточных мастеров. Подтверждение данной информации описано в трактатах Джеффри Чосера и научных трудах Никифора Григоройя.

Популярность и смена дизайна

Пик популярности устройства приходится на эпоху Возрождения. Именно оно использовалось во время астрономического образования студентов. На тот момент получить знания в области астрономии было очень престижным делом. При этом каждый учащийся обязан был знать, как пользоваться заветной астролябией.

В то время европейские мастера уделяли много внимания художественному оформлению устройства. Поэтому данный предмет стал синонимом талисмана и антиквариата. Многие состоятельные люди старались приобрести устройство и добавить его в свою коллекцию астролябий. Это было делом чести, говорило о прекрасном вкусе и указывало на высокое положение в обществе.

И снова модернизация

Примерно в шестнадцатом веке устройство снова подверглось видоизменениям. По мнению европейских авторов, прибор длительное время не дорабатывался и был полностью не приспособлен к европейским широтам. Это был скорее сувенир или приятная безделушка, но никак не компас или ценный измерительный прибор.

На тот момент над астролябией работали различные ученые и другие специалисты. Среди них был и известный фламандский мастер Гуалтерус Арсениус. Изделия, которые создавал он, в буквальном смысле поражали воображение своей изящностью форм и необычайной точностью данных. У мастера не было отбоя от клиентов. Среди них был и известный австрийский главнокомандующий Альбрехт фон Валленштейн. В настоящий момент одна из его коллекционных астролябий хранится в здании музея имени М. В. Ломоносова.

Из каких деталей состоит?

Главная деталь астролябии – это округлый элемент с подвесными кольцами для определения линий горизонта и одним высоким бортом. В простонародье ее называют «тарелкой». Внутри такого круга есть оцифрованная в часах и градусах шкала. Такая разметка присутствует по всему периметру «тарелки».

Внутри «тарелки» обычно вкладывался еще один плоский диск меньшего диаметра. Называли его «тимпаном». На его поверхности также есть насечки, шкала, линии и точки небесной сферы. И все они видны в стереографической проекции. В самом центре данного диска отмечены полюс мира, по сторонам также присутствуют окружности большого круга небесной сферы. Здесь также есть точки южного и северного тропика, служащие своеобразными границами для второго диска.

Поверх второго диска, или «тимпана», накладывается небольшая ажурная решетка, названная «пауком». На ней есть точки, совпадающие с расположением наиярчайших звезд на небе. Их также можно рассмотреть в стереографической проекции. На этой решетке также присутствует специальная шкала, зодиакальный круг.

Устройство также вмещает еще несколько дисков с данными, оснащено визирной линейкой или алидадой. На нем есть стрелки и поворотный ключ, запускающий прибор в действие. Все детали крепятся к основному диску при помощи тонкой центрально оси.

Где применялась астролябия?

Замеры, полученные в результате использования данного устройства, применялись в составлении гороскопов, астрономии, математике, физике. Некоторые разновидности устройств были модернизированы и играли роль компаса для моряков. При помощи этого инструмента было интересно ориентироваться в пространстве и времени. Все это астролябия.

Несколько слов о стереографической проекции

Впервые о таком понятии, как стереографическая проекция, можно было услышать у Клавдия Птолемея. Именно он описал сам процесс в своем произведении под названием «Планисферий». Это такое объемное изображение, перенесенное на сферу с одной выколотой точкой на подходящую плоскость.

Где можно найти?

Астролябию сегодня можно приобрести на виртуальных площадках и аукционах, в сувенирных лавках, на «блошиных рынках» и музеях. Своими руками астролябию сделать сложно. Здесь нужно разбираться в математике, иметь опыт черчения и уметь правильно делать нужные замеры. Ведь от того, насколько точно заданы параметры на устройстве, и будет зависеть правдивость конечного результата исследования.

Как пользоваться астролябией?

Для начала работы с прибором его необходимо взять в руки. При помощи него можно измерить высоту Солнца либо одной из самых ярких звезд. На конечный результат, как правило, указывает линейка, или алидада. Затем, поворачивается сетка «паука». При этом указанные на устройстве эклиптические точки совпали с изображением альмукантарата (самого малого круга небесной сферы).

В случае правильного использования на лицевой стороне устройства вы увидите стереографическое изображение нашего неба. А далее можно определить текущее время и составить актуальный гороскоп.

Какие виды устройства бывают?

Существует несколько разновидностей этого устройства. Среди них выделим следующие наименования астролябий:

На челнообразном устройстве есть центральный и средний диск. На втором по размеру круге изображены эклиптические данные, есть значения звезд. Подвижная же часть устройства содержит альмукантарат и точку горизонта.

Совершенное устройство придумал ас-Сагани. В отличие от других аналогичных приборов, при разработке этого за точку отчета принималась некая произвольная отметка в небесной сфере. Круги здесь содержали конические сечения и прямые линии.

Универсальный прибор создал ал-Ходжанди. В качестве точки отчета он взял центральную точку равноденствия. Сферическая гарнитура представлена в виде сферы. Линейную астролябию придумал Шараф ад-Дин ат-Туси. Это своеобразный стержень со шкалой и визирными нитями. И, наконец, морское устройство было разработано в 15-м веке. Оно представляет собой некий наблюдательный прибор. При этом оно совсем не предназначено для выполнения аналоговых вычислений.

www.nastroy.net

Курс юного звездочета. Как отличить гномон от астролябии. : fotovivo

Простейший способ удаленных измерений - тот, что до сегодняшнего дня применяется художниками.

Вот так мы в ДХШ измеряли - сколько раз яблоко по высоте вкладывается в высоту вертикального предмета (любимая тема постановок - фрукт и кувшин какой-нибудь).

При должной сноровке получается приемлемая оценочная точность. Надежней, чем просто на глазок, да и быстрее.

Можно научить внука подобным измерениям. Определить высоту соседнего дома, дерева, всего, что есть в округе примечательного. Не в метрах, а - "в попугаях": напр, в сравнении с собственным ростом "подопытного".

Так же как на картинке с натюрмортом - деть стоит рядом с объектом,бабушка с карандашом поодаль, определяет пропорцию. А потом меняются и местами и повторяют измерения "в бабушках" =)("А в попугаях я гораздо длиннее!"(С))

Зная собственный рост, не долго и в метры пересчитать. С недоступным предметом сложнее - только если рядом с ним найти подходящую мерку, высота которой либо известна, либо есть аналогичная по близости (столбы уличного освещения напр).

Посох Якова из вчерашней загадки - тот же "карандаш", только вместо вытянутой руки - приделан к длинной палке.

Зачем такая здоровая ? - Для большего разрешения (как сравнение: на странице атласа поместится больше мелких деталей, чем удастся изобразить на карте размером с открытку).

Посох (он же градшток, "астрономический радиус") применялся для довольно тонких измерений - навигационная практика требовала точности.

Простейшая модель градштока ("градуированной палки").Попробуйте, держа конструкцию перед собой, передвинуть колпачок так, чтобы кончик пишущего стержня сместился на полградуса небесной сферы (как от верхнего края лунного диска до нижнего) - мало того, что смещение на столь малую величину трудно произвести чисто механически (то недолет, то перелет), так еще и сдвиг по шкале будет малозаметен: градус туда - градус сюда, не отличишь.

А ошибка в один градус широты - это 60 морских миль.

В предыдущем выпуске говорили - что определять широту по полярной звезде люди научились давно, и сложностей это не представляло. Теоретических.Но практика использования тогдашних несовершенных инструментов требовала значительного опыта и хороших навыков, получить достоверные результаты было настоящим искусством.

Нижний конец перекладины градштока нужно точно совместить с линией горизонта (желательно чтоб он был четким, не в дымке) и одновременно с этим - верхним концом перекладины "поймать" Полярную звезду, чтобы определить ее угловую высоту над горизонтом.

в качестве дальномера - разумеется вкупе с известной высотой береговых объектов - маяков или приметных скал; составляли лоции с подробным описанием ориентиров.Соответственно и наоборот: линейные размеры объекта можно определить угломером, если известно расстояние до него. Не зря ж табличные синусы вычисляли до четвертого знака )

Приходилось масштаб увеличивать, хотя держать этакую швабру у глаз мало удовольствия. А еще труднее навестись - дрожание рук сказывается. Так и хочется дальний конец на что-нибудь подвесить.

Это тоже делали. На суше проще - и гигантских размеров приборы конструировали и разные системы крепления применяли.

и даже целые сооружения строили-

Полагают, что и это тоже, гигантское астрономическое кольцо:

Звездочет слева пользуется собственной пястью как угломером, архитектурный объект замеряют градштоком, по обе стороны от центра - секстант и квадрант, крайний справа - на изготовку с ноктурлябией.

Землемер на дальнем плане пользуется прото-посохом - градуированной меркой, по сути тем же "карандашом":

С незапамятных времен известен еще один прибор - квадрант. Древний квадрант состоял из квадратной дощечки, к верхнему углу которой прикрепляли отвес, (нижний соответственно служил указателем вертикали).

Более поздние квадранты были треугольной формы, их изготавливали из меди или латуни. Для вычисления широты было необходимо навести одну из неотградуированных граней дощечки на Полярную звезду и по отвесу отсчитать значение широты. (В Южном полушарии, где Полярная звезда невидна, квадрант наводили на Альфу Южного Креста, расположенную почти над Южным полюсом).

Т.е. вместо того чтобы удерживать посох в строго определенном положении - стараясь поймать нужную звезду в визир на конце перекладины, пользовались гораздо более удобным способом - следили за правильным положением прибора с помощью отвеса.

- не проще его к полу прибить?- И прибивали и вкапывали, где было возможно

Но это на твердой земле хорошо, а на "палуба-палуба-ты-меня-раскачай" с отвесом управляться затруднительно. Прибивать тоже нет смысла, по очевидным причинам.Потому посох Якова, при всех его недостатках был в ходу весьма длительное время. (Считается, что появился в 1300-х годах, называют имена изобретателей, но есть данные что устройство применялось с незапамятных времен и видимо переоткрывалось не единожды)[Версии]"Посох Якова появился в 1300-х годах. Первоначально он состоял из одной рейки и использовался для астрономических измерений. Не исключено, что изобретён был очень давно. Например, китайский учёный Шэнь Ко (1031-1095) эпохи империи Сун в своём очерке «Записки о ручье снов» 1088 г. описал посох Якова. Он пишет, что обнаружив некое устройство, похожее на арбалет, понял, что если переделать это устройство, то можно построить прибор, пригодный для измерения высоты удалённых гор, подобно тому, как математики измеряют высоту объектов методом триангуляции.В Индийском астрономии поперечный жезл, известный как ясти-янтра, использовался уже во время Бхаскары (1114-1185). Его конструкция варьировалась от простого шеста до V-образно соединённых реек, предназначенных специально для определения углов с помощью градуированной шкалы.Возможно, инструмент изобретался многократно. Или совершенствовался. И спустя век и даже два - Пурбахом, Мэтиусом, Фризиусом.Называли его также «Палочка Леви», «арбалет». Благодаря таблицам Закуто и Визиньо (1465 год), используемым одновременно, можно было определить с точностью до одного или двух градусов широты свое местоположение.Перекладина может скользить по длинной центральной линейке (70-100 см), на которой нанесена шкала. Центральный жезл наводится на одно небесное тело, после чего перекладина скользит, пока колышек на конце перекладины на покажет на второе небесное тело (при больших угловых расстояниях использовали оба конца перекладины. Заранее отградуированная шкала на центральном жезле показывает угол между направлениями на выбранные небесные тела."

С практикой появлялись небольшие усовершенствования - сменные ригели разных размеров (поперечины те самые), с колышками на концах, визир - с отверстием, для более надежного фиксирования на заданном объекте.

Интересный вариант "обратного посоха" - колышек отбрасывает тень, и наблюдателю не приходится всматриваться в край слепящего солнца.

Чтобы определить угловую высоту Солнца, нужно было двигать перекладину, пока тень от ее конца не упадет точно на планку с щелью на конце посоха. Сквозь щель смотрят на горизонт. Таким способом можно навести прибор на солнце, одновременно контролируя по горизонту его горизонтальное положение, не щурясь и не переводя глаза. Увы, кроме определения высоты Солнца (и то только если она не превышает 45°), прибор ни на что больше не годился. Зато идея пригодилась. Позже.

В начале XVI века широкое распространение получил другой угломерный инструмент - астролябия. (от греч. ἁστρολάβον, астролабон, «берущий звезды»). Существенно более продвинутый по сравнению с примитивным "астрономическим радиусом" прибор.

Двадцатисантиметровый диск - это не метровая палка. Сократить размеры позволил тот простой факт, что повернуть указательна небольшой угол - легче, чем сдвинуть поперечину (при этом удерживая конструкцию по возможности в покое). И деления, сливающиеся в середине диска - на его краю получают приличное разрешение. Устройство уравновешивали на пальце или подвешивали на что-нибудь (за специальное кольцо) - и после этого уже не приходилось удерживать горизонт - один раз навелся, и дальше настраивайся на звезды.- Отчего раньше не додумались до очевидного решения? - Скоро сказка сказывается, да неспешна поступь прогресса. Изобрести электричество тоже могли еще древние шумеры, все предпосылки были.

Вращающаяся планка - алидада, имеет два визира на концах (так называемые диоптры)

Зато механика ко времени появления астролябий была уже столь изощренной, что прибор превратился в многофункциональное устройство для аналоговых вычислений, практически в "древний компьютер" (вкупе со множеством специальных таблиц, для астрономических и прочих целей).

"На обороте астролябии традиционно располагались шкалы тригонометрических функций. Чаще всего это так называемый «квадрат теней». С помощью этого квадрата и алидады инструмента можно было построить на местности треугольник и легко "решить" его. Этот способ применялся при определении высоты горы или башни, ширины реки и решении других подобных задач."

Современная поворотная карта звездного неба - отдаленно напоминает один из вариантов астролябии

"Пика своей популярности в Европе астролябия достигла в эпоху Возрождения, в XV—XVI столетиях, она наряду с армиллярной сферой была одним из основных инструментальных средств астрономического образования. Знание астрономии считалось основой образования, а умение пользоваться астролябией было делом престижа и признаком соответствующего статуса. Европейские мастера, подобно своим предшественникам арабам, уделяли большое внимание художественному оформлению, так что астролябии стали предметом моды и коллекционирования при королевских дворах."

морская астролябия без наворотов

- А качка как же, если тот же квадрант было не удержать?- Без твердой опоры чем угодно пользоваться не просто, для удобства измерений с астролябией наблюдателю нужны были два помощника - один держит прибор, другой считывает показания шкалы. а третий его самого прижимает к мачте Крепкие руки требовались, сноровка и наметанный глаз.Но плавали же, определялись в открытом море, значит, смогли приспособиться. Как раз начиналась эпоха великих географических открытий. Непременно проводили несколько замеров, сверяли разные данные, уже тогда появились серьезные работы по точности и погрешностям измерений.

"При определении географической широты собственного местонахождения на основании измерений высоты Солнца Тихо Браге обнаружил систематическое расхождение с результатами, полученными по измерению высоты Полярной звезды. Из анализа разности, составившей всего 4', он сделал вывод, что это расхождение обусловлено преломлением лучей в земной атмосфере. В отличие от других исследователей, которые также наблюдали подобные расхождения, Браге предпринял попытку оценить влияние преломления лучей и представить свои результаты в виде таблиц, которые позволили бы учитывать этот эффект при обработке наблюдений."(ps - настолько был уверен в точности своих наблюдений! Теми самыми, мудреными,далекими от совершенства инструментами своего времени)

Стационарный вариант Джабир ибн Афлаха.

На практике оказалось, что достаточно и шестой части круга - появился секстант.

при таких масштабах, как требовались напр. Тихо Браге или Яну Гевелию - размер имел значение!

Совершенствовали диоптры - прибор обзавелся зрительной трубкой, а позже линзами и фильтрами. Воспользовались идеей "обратного посоха" - наблюдать стали не светило непосредственно, а солнечный зайчик отбрасываемый верхним зеркалом.

Нижнее зеркало - полупрозрачное (часть света отражает, часть пропускает),Вращая виньер со стрелкой можно точно совместить оба наблюдаемых объекта - например звезду (или край лунного диска) и горизонт.

Добавили уровень, утяжеленную основу, и в конце концов получился мощный прибор,до сего дня применяющийся на судах - наряду с электроникой.

В порядке перечисления, несколько менее известных инструментов:

Армиллярная сферас небольшими оговорками изобретателем считают Тихо Браге(принципиальную идею приписывают древнегреческому геометру Эратосфену, III в. до н. э.).

Впоследствии армиллярная сфера использовалась также служила наглядным пособием,в качестве модели небесной сферы.

И - объектом для ювелирных изысков:

Ноктурлябия [Spoiler (click to open)]"...состоит из нескольких металлических или деревянных дисков, скрепленных в центре так, что они могут поворачиваться относительно друг друга, и рычага, также закрепленного в центре кругов. В центре дисков имеется сквозное отверстие для наблюдения. Для проведения измерений прибор держали на вытянутой руке таким образом, чтобы Полярная звезда оказалась в центральном отверстии. Внутренний диск поворачивался так, чтобы текущая дата совпадала с меткой на рычаге. Время, считанное с центрального диска являлось точным местным временем. Благодаря ноктурлябии навигатор мог определить точное время ночью, если были видны звезды."

Астрономическое кольцо - солнечный луч через узкую прорезь попадает внутрь градуированного кольца

[Больше размер - больше точность]"Большой квадрант — один из самых крупных астрономических инструментов того времени. Шкала поделена на множество мелких делений, что давало возможность очень точно измерять высоту светил над горизонтом. Квадрант украшен портретом Браге, указывающего рукой на щель в стене, через которую ведутся наблюдения, а на заднем плане — разрез замка Ураниборг. Обратите внимание на методику измерений: наблюдателю, замеряющему высоту над горизонтом, помогают два ассистента — один засекает время, второй записывает результаты."

Приборчик по мотивам квадранта в экспедиции Тура Хейердала

А гномон ("указатель" с греч.) - это солнечные часы; в простейшем случае - столбик, отбрасывающий тень,самая короткая тень указывает направление юг-север и соответствует полудню местного времени.

Если известна высота гномона L и длина тени l, то угловая высота h Солнца определяется по не менее известной формуле.

Пояснение к прошлому выпуску, что не так на гравюре ?

Картина реальных измерений на местности: на чертеже уделено подобающее внимание углу,в растре которых находится искомая высота, а не только лишь направлению на верхушку

землемерам, чтобы в один прием захватить и вершину и подножье башни, приходится ползать на пузе или зарываться в землю

А знать на открытке скорее всего просто балуется - учатся прицеливаться.

Из неопубликованного: "Треугольники как родные"

Если принцип подобия обыграть на прогулке - задолго до того, как малышу объяснят, что теоремы и геометрические построения - это скучно и нудно, а тригонометрия - невыносимо сложно, то когда дело дойдет до определения стороны по углу и известной стороне и прочим "решениям прямоугольного треугольника"- это не окажется муторной, невесть для чего придуманной абстракцией, а станет продолжением знакомой игры с карандашом (моделью градштока, самодельной астролябией) для определения высоты городской ёлки "в попугаях" :)

художник Надежда Ильина

fotovivo.livejournal.com

Астролябия – удивительный «компьютер» древних « News In Photo

Этот древний инструмент изобрели более двух тысяч лет назад — в эпоху, когда люди считали Землю центром Вселенной. Астролябию часто называют первым компьютером, но как бы спорно не звучало это утверждение, несомненным остается тот факт, что сей инструмент окружает аура таинственности и мистической красоты.

2. Так для чего же предназначалась астролябия и как она помогала нашим предкам? Во-первых, она позволяла высчитывать такие величины, как время – по положению солнца и звезд на небе. Как и в случае с компьютером, вы вводите информацию и на выходе получаете результат. Обычно астролябии изготовляли из латуни, и они были около 15 сантиметров в диаметре. Но как можно видеть на фотографиях, встречались и более крупные образцы.3. На лицевой стороне рисовалось звездное небо, а на нем 20 самых ярких звезд. Первый вопрос, который приходит в голову: если древние считали, что Земля находится в центре Вселенной, могли ли правильно работать эти устройства? Ведь на самом деле Земля вращается вокруг Солнца. Наши предки, тем не менее, знали относительные размеры Земли и Солнца и приблизительное расстояние между ними. А основываясь только на том, что мы можем видеть, между гео и гелиоцентрическими системами нет разницы, по крайней мере, с точки зрения математики.4. Подвижные детали устанавливались напротив делений времени суток и даты, и на лицевой стороне инструмента показывалось соответствующая этому моменту карта неба. Какой в этом смысл? С помощью астролябии решалось множество астрономических проблем. Самая простая это, конечно, определение времени. Также люди могли вычислить время восхода и захода Солнца. Кроме того, прибор позволял определять направление; так астролябия была бесценным «компасом» для мусульманских ученых, которые направлялись в Мекку.5. До позднего Средневековья астролябия являлась одним из основных инструментов астрономии. За несколько веков изобрели множество астролябий, но наиболее распространена планисферическая, в которой небесная сфера проецируется на плоскость экватора. О принципах такой проекции говорили еще за 150 лет до Рождества Христова, однако, считается, что первый прибор создали намного позже. В действительности, то, что мы называем астролябией, уже было на службе у астрономов к 400 году.6. Астролябия, как и многое другое, пришла из древней Греции. Известно, что греки изучали проекции астролябии еще за две сотни лет до нашей эры. Теория впоследствии была изложена Гиппократом, который родился в Никеа, что в Малой Азии. Какая связь с Грецией? Все свои исследования он проводил на острове Родос (Греция), там же написал множество работ по тригонометрии.7. Но когда теория обрела физическое воплощение? Когда впервые человек взял в руки астролябию? Первое упоминание об устройстве, напоминающем астролябию, встречается у Марка Витрувия Полиона, который умер в 26 году до нашей эры. Он описывает часы в Александрии, у которых был вращающийся диск с изображением звезд. Может, это была прародительница астролябии?8. Хотя этому и нет прямых доказательств, но Клавдий Птолемей (умер в 168г. н.э.) в своих рукописях (из его библиотеки в Александрии) упоминает некое устройство, очень похожее на то, о котором мы сейчас говорим. А так как он многое написал о геометрии системы Земля-Солнце, которая является основой работы астролябии, справедливо было бы предположить, что он связан и с ее созданием. Большинство историков от астрономии считают год 150 н.э. датой появления первой астролябии.9. Времена меняются. И вот спустя три столетия (и вновь в Александрии) христианская община города обвиняет в поклонении сатане Гипатию – женщину, которая занималась изучением математики и философии. Среди прочих предметов для ее «ритуалов» упоминается и астролябия… Толпа набросилась на нее среди бела дня, ее изнасиловали и казнили. Случилось это в 415 году от Рождества Христова. Ее ученик, Теон Александрийский, оставил множество записей об использовании астролябии. Однако ее применение на западе попало под запрет почти на тысячу лет.10. Интересно, что после гибели Гипатии, Запад окончательно потерял астролябию, когда пала Римская империя, и для Европы наступили Темные века (ранее средневековье). Многое потеряно было из древнегреческой науки для Западной Европы. Ее обитатели стали относиться к эллинистическим – языческим — технологиям с большим подозрением. Однако они сохранились в исламском мире, где найдено множество свидетельств их использования и развития.11. В Европу астролябию вернули мавры Андалусии. Возможно, без испанских арабов эпоха Ренессанса никогда бы и не наступила. Честно говоря, знания арабской Андалусии в двенадцатом веке распространились по всей Европе. И многие западные умы стекались в такие города как Кордоба, которые они считали центрами «утерянного знания». Греческие тексты, которые уже невозможно было найти в Европе, существовали в таких местах на арабском. Там книги перевели на латынь, и астролябия вновь предстала перед европейской публикой.12. И хотя эти устройства в середине семнадцатого века были заменены на более совершенные приборы, астролябия используется и по сей день – в основном для преподавания астрономии. И не только потому, что представляет большую историческую ценность, ее еще используют по назначению. И все же сейчас астролябия, по большому счету, это красивый и загадочный инструмент древних астрономов.13. 14. 15. 16. 17.

newsinphoto.ru

Астролябия своими руками из картона — Как сделать астролябию? — 22 ответа



В разделе Наука, Техника, Языки на вопрос Как сделать астролябию? заданный автором Евровидение лучший ответ это дерзай!! !Естественно же более упрощенная, чем древний предок, решает намного меньше задач. Так, в трактате арабского астронома Х в. ас-Суфи перечислялось 1000 способов использования астролябии! Эта астролябия же поможет измерять горизонтальные углы азимутов светил. Для ее изготовления необходимо иметь:* Диск из многослойной фанеры, текстолита или оргстекла. Диаметр диска такой, чтобы на нем разместилась круговая шкала (лимб) из транспортира и за ней оставалось бы свободное поле 2-3 см.* Транспортир, лучше из тех, что есть, побольше.* Визирная планка. Изготовляется из плоскости латуни или дюралюминия шириной 2-3 см, и длиной, превышающей поперечник диска на 5-6 см. Выступающие за край диска концы полоски изогните под прямым углом вверх и пропилите в них продолговатые или круговые отверстия. На горизонтальной планке симметрично центру проделайте две большие широкие прорези, чтобы чрез них была виден градуируемый лимб транспортира. Середину визирной планки прикрепите к центру диска, с помощью болта, шайб и гаек, чтоб она вращалась в горизонтальной плоскости. На визирную планку к центру прикрепите и компас.При наблюдениях направляйте визирную планку на светило так, чтобы оно было видно сквозь боковые прорези планки. Отношение градусной меры транспортира к планке (видную через поперечную прорез планки, через ту, что "ближе" к светилу) к стрелке севера компаса и будет азимутом светила.Источник: http://www.astrogalaxy.ru/222.html

Ответ от 22 ответа[гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Как сделать астролябию?

Ответ от Просолить[гуру]Заведи левую ногу за правое ухо, а правую ногу за левое ухо. найди на ночном небе полярную звезду и не отрывая глаз разведи руки в стороны

Ответ от 2 ответа[гуру]

Привет! Вот еще темы с нужными ответами:

 

Ответить на вопрос:

22oa.ru