Астрономические кольца

Астрономические кольца ( лат . astronomical annuli ), ^{[ 1 ]} также известные как кольца Джеммы , являются ранним астрономическим инструментом. Инструмент состоит из трех колец, обозначающих небесный экватор , склонение и меридиан .

Их можно использовать как солнечные циферблаты для определения времени, если известна приблизительная широта и время года , или для определения широты, если время известно или наблюдается (в солнечный полдень ). Его можно рассматривать как упрощенную переносную армиллярную сферу или более сложную форму астролябии .

История

Части инструмента восходят к инструментам, изготовленным и использовавшимся древнегреческими астрономами . Джемма Фризиус объединила несколько инструментов в небольшой портативный астрономический кольцевой инструмент. Впервые он опубликовал дизайн в 1534 году. ^{[ 2 ]} и в » Петра Апиана в «Космографии 1539 году. Эти кольцевые инструменты сочетали в себе земные и небесные вычисления. ^{[ 3 ]}

Типы

Фиксированные астрономические кольца

Неподвижные астрономические кольца установлены на постаменте, как армиллярные сферы , и могут использоваться как солнечные часы .

Солнечные часы путешественника или универсальный кольцевой циферблат равноденствия.

Циферблат подвешивается на шнуре или цепочке; Точку подвеса на кольце вертикального меридиана можно изменить в соответствии с местной широтой. Время считывается по экваториальному кольцу; в приведенном ниже примере центральная полоса поворачивается до тех пор, пока солнечный луч не пройдет через небольшое отверстие и не упадет на горизонтальное экваториальное кольцо.

Солнечные часы путешественника или универсальный кольцевой циферблат, портативный вариант астрономических колец, закрытый для переноски.
Солнечные часы путешественника, открытые и готовые к использованию. См. аннотации Commons для обозначения частей солнечных часов путешественника .
Используемые солнечные часы путешественника, положение светового луча (внутри выделенного квадрата) считывается, чтобы определить время. См. аннотации о том, как читать солнечные часы .

Солнце кольцо

Солнечное кольцо или фермерское кольцо — это упрощенное астрономическое кольцо, специфичное для широты. На цельных солнечных кольцах шкала времени и месяца нанесена на внутренней стороне кольца; солнечный луч, проходящий через отверстие в кольце, освещает точку на этой шкале. Новые солнечные кольца часто состоят из двух частей, одна из которых выдвигается для установки месяца; они обычно менее точны.

Схема цельного солнечного кольца с солнечным лучом
Солнечное кольцо, состоящее из двух частей, или фермерское кольцо, со световым лучом, показывающим время.
Более простое кольцо солнечных часов, не используется.

Морское кольцо

В 1610 году Эдвард Райт создал « морское кольцо» , в котором универсальный кольцевой циферблат крепился поверх магнитного компаса. Это позволило морякам определять время и магнитное склонение за один шаг. ^{[ 4 ]} Их еще называют «солнечными компасами».

Структура и функции

Три кольца ориентированы относительно местного меридиана , экватора планеты и небесного объекта. Сам инструмент можно использовать как отвес для выравнивания его по вертикали. Затем инструмент вращают до тех пор, пока один луч света не пройдет через две точки инструмента. Это фиксирует ориентацию инструмента по всем трем осям .

Угол между вертикалью и световым лучом определяет высоту Солнца . зависит Высота Солнца от широты, времени суток и сезона. Любую из этих переменных можно определить с помощью астрономических колец, если известны две другие.

Высота Солнца не сильно меняется в течение одного дня на полюсах (где солнце восходит и заходит один раз в году), поэтому грубые измерения высоты Солнца не меняются со временем суток в высоких широтах.

Использование в качестве солнечных часов-календаря.

Когда солнечное время ровно в полдень или известно по другим часам, прибор можно использовать для определения времени года.

Меридиональное кольцо может выполнять функцию гномона , когда кольца используются в качестве солнечных часов . Горизонтальная линия, выровненная по меридиану с гномоном, обращенным к полуденному солнцу, называется линией меридиана и указывает не время, а день года. Исторически они использовались для точного определения продолжительности солнечного года. Фиксированное меридиональное кольцо само по себе можно использовать как солнечные часы-аналеммы-календаря , показания которых можно прочитать только в полдень.

Когда тени колец выравниваются так, что кажется, что они находятся в одном или почти одном и том же месте, меридиан идентифицирует себя. ^{[ нужны разъяснения ]}

Меридиональное кольцо

Кольцо меридиана . размещается вертикально, затем поворачивается (относительно небесного объекта) до тех пор, пока не станет параллельно местной линии север-юг Таким образом, все кольцо параллельно окружности долготы, проходящей через место, где стоит пользователь.

Поскольку инструмент часто поддерживается меридиональным кольцом, часто это самое внешнее кольцо, как в кольцах путешественника, показанных выше. Там к вершине меридионального кольца прикреплена скользящая подвесная скоба, на которой можно подвешивать все устройство. Меридиональное кольцо отмечено в градусах широты (0–90 для каждого полушария). При правильном использовании указатель на опоре указывает широту местоположения инструмента. Это наклоняет экваториальное кольцо так, что оно лежит под тем же углом к вертикали, что и местный экватор. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Экваториальное кольцо

Экваториальное кольцо занимает плоскость, параллельную небесному экватору, под прямым углом к меридиану. Он согласован по

прикрепляется к меридиональному кольцу у отметки нулевой широты (см. выше)
быть выровнено по кольцу склонения, которое совпадает с небесным объектом.

Часто оснащенный градуированной шкалой, его можно использовать для измерения прямого восхождения . На солнечных часах путешественника, показанных выше, это внутреннее кольцо.

На этом кольце иногда выгравированы месяцы на одной стороне и соответствующие знаки зодиака на внешней; очень похоже на астролябию. На других были выгравированы две двенадцатичасовые шкалы времени. Каждая двенадцатичасовая шкала растянута на 180 градусов и пронумерована по часам с делениями каждые 20 минут и меньшими делениями каждые четыре минуты. Внутри отображается календарная шкала с названиями месяцев, обозначенными их первыми буквами, с отметкой, показывающей каждые 5 дней, и другими отметками, обозначающими отдельные дни. На них на внешней стороне кольца выгравированы соответствующие символы знаков зодиака. Положение символа указывает на дату вхождения Солнца в данный конкретный знак. Весеннее равноденствие отмечается 15 марта, а осеннее равноденствие — 10 сентября. ^{[ 7 ]}

Кольцо склонения

Кольцо склонения . подвижно и вращается на шарнирах, установленных в кольце меридиана Воображаемая линия, соединяющая эти точки опоры, параллельна оси Земли. «Кольцо» склонения солнечных часов путешественника выше — это вообще не кольцо, а продолговатая петля с ползунком для установки времени года.

Это кольцо часто оснащено лопастями и отверстиями для использования в качестве алидады диоптры (см . Изображение). Его можно использовать для измерения склонения .

На этом кольце также часто изображают знаки зодиака и двадцать пять звезд, подобно астролябии .

Ссылки

^ «Кольцо астрономическое» . Проверено 18 июля 2009 г.
^ Соргелос, Клод (2001). «Un post-incunable Retrouvé: L'Usus annuli astronomici de Gemma Frisius, Louvain et Anvers, 1534» [Открытие после инкунабулы: «Использование астрономических колец» Джеммы Фризиус]. Quaerendo (на французском языке). 31 (4). Лейден : 255–264. дои : 10.1163/157006901X00155 . ISSN 0014-9527 . Проверено 19 июля 2009 г.
^ Уоллис, Хелен (1984). «Поиски Англией северных проходов в шестнадцатом и начале семнадцатого веков» . Арктика . 37 (4): 453–472. дои : 10.14430/arctic2228 . JSTOR 40510308 .
^ Мэй, Уильям Эдвард, История морской навигации , GT Foulis & Co. Ltd., Хенли-он-Темз, Оксфордшир, 1973, ISBN 0-85429-143-1
^ «Коллекция» . www.britishmuseum.org . Проверено 10 ноября 2013 г.
^ «Латунный астрономический кольцевой циферблат середины XVIII века. — Коллекционирование Гилай» .
^ «Астрономический циферблат; кольцевой циферблат; солнечные часы | Британский музей» . Архивировано из оригинала 12 ноября 2013 г.

Библиография

Фризиус, Джемма (1548). Usus annuli astronomici [ Использование астрономических колец ] (цифровая перепечатка) (на латыни). Антверпен. OCLC 166113158 .

[1] «Кольцо астрономическое» . Проверено 18 июля 2009 г.

[2] Соргелос, Клод (2001). «Un post-incunable Retrouvé: L'Usus annuli astronomici de Gemma Frisius, Louvain et Anvers, 1534» [Открытие после инкунабулы: «Использование астрономических колец» Джеммы Фризиус]. Quaerendo (на французском языке). 31 (4). Лейден : 255–264. дои : 10.1163/157006901X00155 . ISSN 0014-9527 . Проверено 19 июля 2009 г.

[3] Уоллис, Хелен (1984). «Поиски Англией северных проходов в шестнадцатом и начале семнадцатого веков» . Арктика . 37 (4): 453–472. дои : 10.14430/arctic2228 . JSTOR 40510308 .

[may-4] Мэй, Уильям Эдвард, История морской навигации , GT Foulis & Co. Ltd., Хенли-он-Темз, Оксфордшир, 1973, ISBN 0-85429-143-1

[5] «Коллекция» . www.britishmuseum.org . Проверено 10 ноября 2013 г.

[6] «Латунный астрономический кольцевой циферблат середины XVIII века. — Коллекционирование Гилай» .

[7] «Астрономический циферблат; кольцевой циферблат; солнечные часы | Британский музей» . Архивировано из оригинала 12 ноября 2013 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]