Оррери

Оррери — это механическая модель Солнечной системы , которая иллюстрирует или предсказывает относительные положения и движения планет и лун , обычно в соответствии с гелиоцентрической моделью . Он также может представлять относительные размеры этих тел; однако, поскольку точное масштабирование часто непрактично из-за фактических больших различий в соотношениях, вместо этого можно использовать уменьшенное приближение. У греков были работающие планетарии , но первый современный экземпляр был создан ок. 1712 год, Джон Роули. [ 1 ] Он назвал его Оррери [ 2 ] для Чарльза Бойля, 4-го графа Оррери ( графство Корк , Ирландия). Мемориальная доска на нем гласит: «Оррери, изобретенный Грэмом в 1700 году, улучшенный Роули и подаренный им Джону [так в оригинале] графу Оррери, в честь которого он был назван по предложению Ричарда Стила».
Обычно они приводятся в движение часовым механизмом с глобусом, изображающим Солнце в центре, и планетой на конце каждого рычага.
История
[ редактировать ]Древний
[ редактировать ]

Механизм Антикитеры , обнаруженный в 1901 году на месте крушения у греческого острова Антикитера в Средиземном море, демонстрировал суточные движения Солнца , , Луны и пяти планет известных древним грекам . Он был датирован периодом между 205 и 87 годами до нашей эры. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Механизм считается одним из первых оррериев. [ 6 ] Он был геоцентрическим и использовался как механический калькулятор для расчета астрономических положений.
Цицерон , римский философ и политик, писавший в первом веке до нашей эры, имеет ссылки, описывающие планетарные механические модели. По его словам, греческий эрудит Фалес [ 7 ] и Посидоний [ 8 ] оба построили устройство, моделирующее небесное движение.
Ранний модерн
[ редактировать ]
В 1348 году Джованни Донди построил первый известный часовой механизм системы. Он отображает эклиптическое положение Луны, Солнца, Меркурия , Венеры , Марса , Юпитера и Сатурна в соответствии со сложными геоцентрическими планетарными теориями Птолемея. [ 9 ] [ 10 ] Сами часы утеряны, но Донди оставил полное описание своих астрономических зубчатых передач .
Еще в 1650 году П. Ширлеус построил геоцентрический планетарий, в котором Солнце было планетой, а Меркурий и Венера вращались вокруг Солнца в качестве ее спутников . [ 11 ]
При дворе Вильгельма IV, ландграфа Гессен-Кассельского, в 1561 и 1563–1568 годах были построены два сложных астрономических часа. Они используют четыре стороны, чтобы показать эклиптические положения Солнца, Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна, Луны, Солнца и Дракона (Узлы Луны) согласно Птолемею , календарь, восход и заход солнца, а также автоматизированный небесная сфера с анимированным символом Солнца, которая впервые на небесном глобусе показывает реальное положение Солнца, включая уравнение времени . [ 12 ] [ 13 ] Сейчас часы выставлены в Касселе в Астрономически-физическом кабинете и в Дрездене в Математико-физическом салоне .
В книге De Revolutionibus orbium coelestium , опубликованной в Нюрнберге в 1543 году, Николай Коперник бросил вызов западному учению о геоцентрической Вселенной, в которой Солнце ежедневно вращалось вокруг Земли . Он заметил, что некоторые греческие философы, такие как Аристарх Самосский, предлагали гелиоцентрическую вселенную. Это упростило кажущиеся эпициклические движения планет, что позволило представить пути планет в виде простых кругов. Это можно смоделировать с помощью шестерен. Усовершенствованные инструменты Тихо Браге проводили точные наблюдения неба (1576–1601), и на основании этих наблюдений Иоганн Кеплер (1621) сделал вывод, что планеты вращаются вокруг Солнца по эллипсам . В 1687 году Исаак Ньютон объяснил причину эллиптического движения в своей теории гравитации . [ 14 ]
Современный
[ редактировать ]

Существует часовня, построенная часовщиками Джорджем Грэмом и Томасом Томпионом, датированная ок. 1710 год, хранится в Музее истории науки в Оксфорде . [ 15 ] Грэм передал первую модель или ее дизайн знаменитому изготовителю инструментов Джону Роули из Лондона, чтобы тот сделал копию для принца Евгения Савойского . Роули было поручено сделать еще одну копию для своего покровителя Чарльза Бойля, 4-го графа Оррери , от которого устройство и получило свое название на английском языке. [ 16 ] [ 17 ] Эта модель была подарена сыну Чарльза Джону, впоследствии 5-му графу Корку и 5-му графу Оррери . Независимо Христиан Гюйгенс опубликовал в 1703 году детали гелиоцентрической планетарной машины, которую он построил, живя в Париже между 1665 и 1681 годами. Он рассчитал зубчатые передачи, необходимые для представления года в 365,242 дня, и использовал это для получения циклов главной планеты. [ 11 ]
Джозефа Райта На картине «Философ, читающий лекцию об Оррери» ( ок. 1766 ), которая висит в музее и художественной галерее Дерби , изображена группа, слушающая лекцию натурфилософа . Солнце в латунном светильнике обеспечивает единственный свет в комнате. Оррери, изображенный на картине, имеет кольца, которые придают ему вид, похожий на армиллярную сферу . Таким образом, демонстрация смогла изобразить затмения . [ 18 ]
Если представить это в хронологическом контексте, то в 1762 году Джона Харрисона впервые морской хронометр позволил точно измерить долготу . В 1766 году астроном Иоганн Даниэль Тициус впервые продемонстрировал, что среднее расстояние каждой планеты от Солнца может быть представлено следующей прогрессией:
То есть 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8,... Числа относятся к астрономическим единицам , среднему расстоянию между Солнцем и Землей, которое составляет 1,496 × 10. 8 км (93 × 10 6 миль). Дерби Оррери не показывает среднее расстояние, но демонстрирует относительное движение планет.
Планетарий Эйсинга был построен с 1774 по 1781 год Эйзе Эйсинга в его доме во Франекере , в Нидерландах. Он отображает планеты по ширине потолка комнаты и работает почти постоянно с момента его создания. [ 19 ] Этот планетарий представляет собой планетарий в обоих смыслах этого слова: сложная машина, показывающая орбиты планет, и театр для изображения движения планет. Дом Эйсинга купила голландская королевская семья, которая назначила ему пенсию.

В 1764 году Бенджамин Мартин разработал новый тип модели планеты, в которой планеты переносились на латунных рычагах, ведущих из ряда концентрических или коаксиальных трубок. При такой конструкции было трудно заставить вращаться планеты и заставить луны вращаться вокруг планет. Мартин предположил, что условный планетарий должен состоять из трех частей: планетария, где планеты вращались вокруг Солнца, теллурия (также теллурия или теллура ), который показывал наклонную ось Земли и то, как она вращалась вокруг Солнца, и лунарий, который показал эксцентрическое вращение Луны вокруг Земли. В одной планетарной установке эти три механизма могли быть установлены на общем столе, отдельно используя центральный шпиндель в качестве первичного двигателя. [ 6 ]
Работает
[ редактировать ]Все оррерии являются планетариями . Термин «оррери» существует только с 1714 года. Большой оррери — это планета, включающая внешние планеты, известные на момент ее постройки. Слово «планетарий» изменило значение и теперь обычно относится к полусферическим театрам, в которых изображения ночного неба проецируются на поверхность над головой. Размеры Оррери могут варьироваться от портативных до размеров комнаты. Оррери используется для демонстрации движения планет, а механическое устройство, используемое для предсказания затмений и транзитов , называется астрариумом .
Оррерия должна правильно включать Солнце, Землю и Луну (плюс, возможно, другие планеты). Модель, включающая только Землю, Луну и Солнце, называется теллурием или теллуром, а модель, включающая только Землю и Луну, — лунарием . Джовилабе — модель Юпитера и его спутников. [ 20 ]
Планета | Среднее расстояние от Солнца ( AU ) | Диаметр (в диаметрах Земли) | Масса (в массах Земли ) | Плотность (г/см 3 ) | Количество лун | Орбитальный период (лет) | Наклон к эклиптике (градусы) | Осевой наклон (градусы) | Период вращения ( звездный ) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Меркурий | 0.39 | 0.38 | 0.05 | 5.5 | 0 | 0.24 | 7.0° | 0° | 59 дней |
Венера | 0.72 | 0.95 | 0.82 | 5.3 | 0 | 0.62 | 3.4° | 177° | -243 дня |
Земля | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 5.5 | 1 | 1.00 | 0° | 23° | 23,9 часов |
Марс | 1.52 | 0.53 | 0.11 | 3.9 | 2 | 1.88 | 1.9° | 25° | 24,5 часа |
Юпитер | 5.20 | 11.21 | 317.9 | 1.3 | 95 | 11.9 | 1.3° | 3° | 10 часов |
Сатурн | 9.54 | 9.45 | 95.2 | 0.7 | 146 | 29.5 | 2.5° | 27° | 11 часов |
Уран | 19.2 | 4.01 | 14.5 | 1.3 | 28 | 84 | 0.8° | 98° | -17 часов |
Нептун | 30.1 | 3.88 | 17.1 | 1.6 | 16 | 165 | 1.8° | 28° | 16 часов |
Планетарий покажет период обращения каждой планеты и скорость вращения , как показано в таблице выше. Теллурион покажет Землю с Луной , вращающейся вокруг Солнца. Он будет использовать угол наклона экватора из таблицы выше, чтобы показать, как он вращается вокруг своей оси. Он покажет земную Луну, вращающуюся вокруг Земли. [ 21 ] Лунариум предназначен для демонстрации сложных движений Луны во время ее вращения вокруг Земли.
Оррерии обычно не строятся в масштабе . Человеческие планеты, по которым люди перемещаются как планеты, также были построены, но большинство из них являются временными. есть постоянная человеческая планета В обсерватории Арма в Северной Ирландии , в которой находятся шесть древних планет, Церера , и кометы Галлея и Энке . Уран и другие объекты также показаны, но в достаточно ограниченном виде. [ 22 ] Другой находится в обсерватории и природном центре Sky's the Limit в Твентинайн-Палмс, Калифорния ; это верный масштаб (20 миллиардов к одному), верный позиционированию (с точностью до четырех дней) человеческой планеты. Первые четыре планеты расположены относительно близко друг к другу, но следующие четыре требуют определенного количества пеших прогулок, чтобы посетить их. [ 23 ] Французская группа F-HOU инициировала перепись всех постоянных человеческих планет с новой попыткой изучить их влияние на образование в школах. [ 24 ] Доступна карта известных человеческих планет. [ 25 ]
Обычные механические часы можно было бы использовать для создания чрезвычайно простого устройства, демонстрирующего этот принцип: с Солнцем в центре, Землей на минутной стрелке и Юпитером на часовой стрелке; Земля совершала бы 12 оборотов вокруг Солнца на каждый 1 оборот Юпитера. Поскольку фактическая продолжительность года Юпитера составляет 11,86 земных лет, модель быстро потеряет точность.
Проекция
[ редактировать ]Во многих планетариях есть проекционный оррери , который проецирует на купол планетария Солнце с точками или небольшими изображениями планет. Обычно они ограничиваются планетами от Меркурия до Сатурна, хотя некоторые из них включают Уран. Источники света планет проецируются на зеркала, которые соединены с двигателем, приводящим в движение изображения на куполе. Обычно Земля совершает оборот вокруг Солнца за одну минуту, в то время как другие планеты совершают оборот по орбите за периоды времени, пропорциональные их фактическому движению. Таким образом, Венере, которой требуется 224,7 дня, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, потребуется 37 секунд, чтобы совершить оборот на оррери, а Юпитеру потребуется 11 минут 52 секунды.
Некоторые планетарии воспользовались этим, чтобы использовать космические установки для моделирования планет и их спутников. Таким образом, Меркурий обращается вокруг Солнца за 0,24 земного года, а Фобос и Деймос вращаются вокруг Марса с аналогичным соотношением времени 4:1. Операторы планетария, желая продемонстрировать это, надели на Солнце красный колпак (чтобы оно напоминало Марс) и отключили все планеты, кроме Меркурия и Земли. Подобные приближения можно использовать, чтобы показать Плутон и его пять спутников.
Яркие примеры
[ редактировать ]
Сапожник Джон Фултон из Фенвика, Эйршир , построил три в период с 1823 по 1833 год. Последний находится в Художественной галерее и музее Келвингроув в Глазго .
Планетарий Эйсинга, построенный чесальщиком шерсти по имени Эйзе Эйсинга в его собственной гостиной в небольшом городе Франекер во Фрисландии , на самом деле является планетарием. Он был построен между 1774 и 1781 годами. Основание модели обращено вниз от потолка комнаты, а большая часть механических работ находится в пространстве над потолком. Он приводится в движение маятниковыми часами, имеющими 9 гирь или прудиков. Планеты движутся вокруг модели в реальном времени. [ 26 ]
Инновационная концепция заключается в том, чтобы люди играли роль движущихся планет и других объектов Солнечной системы. Такая модель, получившая название «человеческая планета», была создана в обсерватории Армы. [ 22 ]
В популярной культуре
[ редактировать ]- Строительная система Meccano — популярный инструмент для создания высокоточных планет. Модель 391, первый Meccano Orrery, была описана в Руководстве по Meccano за июнь 1918 года. [ 27 ] [ 28 ]
- В «Дюне Мессии» , продолжении « Дюны » 1969 года , есть описание настольного оррерия, изображающего две луны вымышленной планеты Арракис и ее солнце.
- В предыстории фильма 1982 года «Темный кристалл » УрСкек ТекТих с помощью своего товарища УрСкека ШодЙода построил гигантскую автоматическую планетарную установку для Огры в обсерватории на вершине горы, где она живет.
- В версии «Тарзана» 1999 года главный герой изучает планету с планетами на ней.
- В научно-фантастическом фильме 2000 года «Черная дыра» оррерия использовалась для демонстрации приближающегося затмения планеты.
- В историческом романе Комната из листьев» « Кейт Гренвилл 2020 года импровизированная планетарная установка сделана из отходов, найденных в ранней колонии Нового Южного Уэльса ее первым астрономом Уильямом Доусом .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Оррери, сделанный Джоном Роули для графа Оррери | Коллекция группы музея науки» .
- ^ «Оксфордский словарь английского языка» . oed.com . Проверено 11 июля 2024 г.
- ^ де Солла, Прайс, Дерек (1974). «Шестерни от греков. Антикиферский механизм: календарный компьютер примерно 80 г. до н.э.». Труды Американского философского общества . 64 (7): 1–70 (стр. 19). дои : 10.2307/1006146 . JSTOR 1006146 . S2CID 222364275 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Карман, Кристиан К.; Эванс, Джеймс (15 ноября 2014 г.). «Об эпохе Антикитерского механизма и его предсказателя затмений». Архив истории точных наук . 68 (6): 693–774. дои : 10.1007/s00407-014-0145-5 . hdl : 11336/98820 . S2CID 120548493 .
- ^ Маркофф, Джон (24 ноября 2014 г.). «По следам древней тайны – решение загадок раннего астрономического калькулятора» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 ноября 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Калверт, HR (1967). Астрономия: глобусы Оррери и другие модели . Лондон: HMSO ASIN B001A9C9SQ .
- ^ Цицерон, Марк де Ре Публика I (на латыни).
Ибо Галл сказал, что другая твердая и полная сфера была найдена древней и что сначала ее обработал Фалес Милезиус, а затем Евдокс Книдий, ученик Платона, как и он сам, и что та же самая сфера была описана как звезды, которые были привязаны к небу.
- ^ Цицерон, Марк. De Natura Deorum [ Трактаты о природе богов ]. Перевод Йонга, Чарльза. п. 253.
Но если бы та сфера, которую недавно сделал наш друг Посидоний, регулярные вращения которой показывают ход Солнца, Луны и пяти блуждающих звезд, как это совершается каждый день и ночь, была бы перенесена в Скифию или Британию, кто в этих варварских странах усомнился бы в том, что эта сфера стала столь совершенной благодаря усилиям разума?
- ^ Кинг, Генри К.; Миллберн, Джон Р. (1978). Ориентированы на звезды: эволюция планетариев, оррериев и астрономических часов . Торонто: Издательство Университета Торонто . стр. 28–41 . ISBN 0-8020-2312-6 .
- ^ Ллойд, Х. Алан (1958). Некоторые выдающиеся часы, которым более семисот лет . Лондон: Leonard Hill Books Limited. стр. 9–24.
- ^ Jump up to: а б Брюстер, Дэвид (1830). «Планетарные машины» . Эдинбургская энциклопедия . Том. 16. Эдинбург: Уильям Блэквуд и др. п. 624.
- ^ Ллойд (1958), стр. 46–57.
- ^ Пуль, Эммануэль ; Сэнди, Хельмут; Шарден, Иоахим; Хассельмейер, Лотар (2008). Планетарные часы: шедевр астрономии и техники эпохи Возрождения, созданный Эберхардом Бальдевайном в 1563–1568 годах (1-е изд.). Штутгарт: Немецкое общество хронометрии. ISBN 978-3-89870-548-6 .
- ^ Ронан, Колин (1992) [Впервые опубликовано в 1981 году]. Практический астроном . Лондон: Книги Блумсбери. стр. 108–112. ISBN 1-85471-047-8 .
- ^ «Оррери, Томас Томпион и Джордж Грэм, Лондон, около 1710 года» . Проверено 29 июня 2021 г.
- ^ "орри" . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)
- ^ Лей, Вилли (февраль 1965 г.). «Предтечи планетария» . Довожу до вашего сведения. Галактическая научная фантастика . стр. 87–98.
- ^ «Революционные игроки» . Найдите сайт revolutionaryplayers.org.uk. Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г. Проверено 9 февраля 2010 г.
- ^ «Добро пожаловать - Планетарий Фрисландия» . www.planetarium-friesland.nl .
- ^ Пентц, MJ (1971). Земля, ее форма, внутреннее строение и состав . Том. ОУ_С100_22. Блетчли: Издательство Открытого университета . ISBN 978-0-335-02034-8 .
- ^ «Адлерский планетарий: Научные коллекции» . 1300 South Lake Shore Drive • Чикаго, IL 60605: Планетарий Адлера. 2010. Архивировано из оригинала 27 января 2012 года . Проверено 22 июня 2011 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б «Человеческий Оррери» . Обсерватория и планетарий Армы . Архивировано из оригинала 2 апреля 2023 г.
- ^ «Оррери» . Обсерватория и природный центр Sky's The Limit .
- ^ «Человеческий Оррери» . Planetaire.over-blog.com .
- ^ «Список Эммануэля Роллинда «Planetaires Humains - Human Orreries»» . Список Эммануэля Роллинда «Planetaires Humains - Human Orreries» .
- ^ Сиксма, Х. (ноябрь 1934 г.). «Планетарий Франекера» . Популярная астрономия . XLII (9). САО/НАСА ADS: 489–495. Бибкод : 1934PA.....42..489S . Проверено 22 июня 2011 г.
- ^ «Анализ руководств по конструкторам — списки моделей руководств» . www.meccanoindex.co.uk .
- ^ Уайтинг, Майкл (2007). «Развития Оррери: использование конструкторов при строительстве планетариев» (PDF) . Бюллетень Общества научных приборов (94): 26–30. CiteSeerX 10.1.1.694.9199 . Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2014 года . Проверено 3 мая 2017 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Бьюик, Тони (2020). Оррерис, часы и Лондонское общество: эволюция астрономических инструментов и их производителей, 2-е изд . Чам, Швейцария: Springer. ISBN 978-3-030-61776-9 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]