Посох Джейкоба
Термин « посох Иакова» используется для обозначения нескольких вещей, также известных как перекрестный посох , балластелла , передний посох , баллестилья или балестилья . В своей основной форме посох Иакова представляет собой палку или шест с маркировкой длины; большинство рейок намного сложнее и обычно содержат ряд функций измерения и стабилизации. Два наиболее частых варианта использования:
- в астрономии и навигации за простой прибор для измерения углов , позже замененный более точными секстантами ;
- в геодезических работах (и в научных областях, в которых используются геодезические методы, такие как геология и экология ) для вертикального стержня, который проникает в землю или сидит на ней и поддерживает компас или другой инструмент.
Простейшее использование посоха Джейкоба — это качественное суждение о высоте и угле объекта относительно пользователя посоха.
В астрономии и навигации
[ редактировать ]В навигации этот инструмент также назывался поперечной рейкой и использовался для определения углов, например, угла между горизонтом и Полярной звездой или солнца судна для определения широты , или угла между верхом и низом объекта для определения широты. расстояние до указанного объекта, если известна его высота, или высота объекта, если известно расстояние до него, или горизонтальный угол между двумя видимыми точками для определения точки на карте.
Посох Джейкоба, используемый для астрономических наблюдений, также назывался астрономическим радиусом . С исчезновением поперечного посоха в современную эпоху название «посох Иакова» применяется в первую очередь к устройству, используемому для поддержки геодезических инструментов.
Этимология
[ редактировать ]Происхождение названия инструмента не установлено. Некоторые ссылаются на библейского патриарха Иакова , [1] особенно в Книге Бытия ( Быт. 32:11 ). [1] Он также может получить свое название из-за своего сходства с Орионом упоминается под именем Иакова , который на некоторых средневековых звездных картах . [2] [3] Другой возможный источник — посох паломника, символ святого Иакова (на латыни Якоб). Название креста произошло просто из-за его крестообразной формы.
История
[ редактировать ]Оригинальный посох Иакова был разработан в 14 веке как однополюсное устройство, которое использовалось для проведения астрономических измерений. Впервые его описал франко-еврейский математик Леви бен Герсон. [4] [5] из Прованса в своей «Книге войн Господних» (переведенной как на латынь, так и на иврит). [6] Он использовал для посоха еврейское название, которое переводится как «Открывающий глубины», тогда как термин «посох Иакова» использовался его современниками-христианами. [7] Его изобретение, вероятно, произошло благодаря коллеге франко-еврейскому астроному Якобу бен Макиру , который также жил в Провансе в тот же период. [8] Атрибуция австрийскому астроному XV века Георгу Пурбаху. [9] менее вероятно, поскольку Пурбах родился только в 1423 году. (Такие атрибуции могут относиться к другому инструменту с тем же названием.) Его происхождение может быть [10] быть прослежены до халдеев около 400 г. до н.э.
Хотя стало общепризнанным, что Бен Герсон первым описал посох Джейкоба, британский китаевед Джозеф Нидхэм предполагает, что из династии Сун китайский ученый Шэнь Го (1031–1095) в своих «Очерках бассейна снов 1088 года» описал посох Джейкоба. [11] Шен был антикваром, интересовавшимся древними предметами; после того, как он раскопал древнее устройство, похожее на арбалет, в саду дома в Цзянсу , он понял, что у него есть прицел с градуированной шкалой, который можно использовать для измерения высоты далеких гор, сравнивая его с тем, как математики измеряют высоту, используя прямой угол. треугольники. [11] Он писал, что, когда с его помощью рассматривают гору на всю ширину, расстояние на инструменте оказывается большим; при осмотре небольшой части склона горы расстояние было небольшим; это, писал он, произошло из-за крестовины, которую пришлось отодвинуть дальше от глаза, а градуировка начиналась с дальнего конца. Нидэм не упоминает о каком-либо практическом применении этого наблюдения. [11]
Во времена средневекового европейского Возрождения голландский математик и геодезист Адриан Метиус разработал свой собственный посох Якоба; Голландский математик Джемма Фризиус усовершенствовала этот прибор. В 15 веке немецкий математик Иоганнес Мюллер (по прозвищу Региомонтан ) сделал этот инструмент популярным в геодезических и астрономических измерениях. [12]
Строительство
[ редактировать ]
В первоначальном виде перекрестного посоха шест или основной посох имел градуировку по длине. Поперечина ( ВС на рисунке справа), также называемая транцем или поперечной , скользит вверх и вниз по основной рейке. На старых инструментах концы транца были разрезаны прямо поперек. Более новые инструменты имели на концах латунные фитинги с отверстиями для наблюдения. (В морской археологии эти детали часто являются единственными сохранившимися компонентами посоха.) [13]
Обычно предусматривалось несколько фрамуг, каждая из которых имела разный диапазон измеряемых углов; три транца были обычным явлением. В более поздних инструментах отдельные фрамуги были заменены на одну с колышками для обозначения концов. Эти колышки устанавливались в одну из нескольких пар отверстий, симметрично расположенных по обе стороны транца. Это обеспечило те же возможности с меньшим количеством деталей. [10] Транец в версии Фризиуса имел раздвижную лопасть на транце в качестве конечной точки. [10]
Использование
[ редактировать ]Пользователь прикладывает один конец основного посоха к щеке, чуть ниже глаза. Визируя горизонт на конце нижней части транца (или через отверстие в латунном фитинге) [ B ], затем регулируя поперечину на основном рычаге до тех пор, пока солнце не окажется на другом конце транца [ C ], высоту можно определить, прочитав положение траверсы на шкале главной рейки. Это значение было преобразовано в угловое измерение путем поиска значения в таблице.
Кросс-рейс для навигации
[ редактировать ]
Сообщалось, что первоначальная версия не использовалась в море до эпохи Великих географических открытий . О его использовании сообщил Жуан де Лиссабон в своем «Трактате о морской игле» 1514 года. [14] Иоганнес Вернер предложил использовать перекрестный посох в море в 1514 году. [10] и были представлены улучшенные инструменты для использования в навигации. Джон Ди представил его в Англии в 1550-х годах. [1] В улучшенных версиях стержень градуирован непосредственно в градусах. Этот вариант инструмента неправильно называют посохом Иакова , это перекрестный посох. [8]
Поперечным посохом было трудно пользоваться. Чтобы получить стабильные результаты, наблюдатель должен был расположить конец шеста точно напротив своей щеки. Ему приходилось наблюдать за горизонтом и звездой в двух разных направлениях, не перемещая при этом инструмент, когда он переводил взгляд с одного на другое. Кроме того, наблюдения за Солнцем требовали от штурмана смотреть прямо на Солнце. Это могло быть неудобным занятием и затрудняло определение точной высоты Солнца. Моряки стали устанавливать дымчатое стекло, чтобы уменьшить яркий солнечный свет. на концах транцов [10] [15]
В качестве навигационного инструмента этот инструмент в конечном итоге был заменен сначала бакстаффом или квадрантом , ни один из которых не требовал от пользователя пристального взгляда прямо на солнце, а затем октантом и секстантом . Возможно, под влиянием заднего посоха, некоторые штурманы модифицировали поперечный посох, чтобы он больше походил на первый. Лопасти были добавлены к концам самой длинной поперечины и еще одной к концу основной рейки. Инструмент перевернули так, чтобы тень верхней лопасть на поперечине падала на лопасть на конце рейки. Штурман держал инструмент так, чтобы видеть горизонт, совпадающий с нижним флюгером и флюгером на конце рейки. Совместив горизонт с тенью солнца на флюгере на конце посоха, можно было определить высоту солнца. [16] Это фактически повысило точность инструмента, поскольку штурману больше не нужно было располагать конец посоха точно на своей щеке.
Другим вариантом крестовины был шпигельбуг , изобретенный в 1660 году голландцем Йостом ван Брином.
В конечном итоге во многих странах кросс-стафф не мог конкурировать с бэк-стаффом. С точки зрения обращения, задний посох оказался более простым в использовании. [17] Однако рядом авторов доказано, что по точности перекрестный посох превосходил задний посох. [18] посохи больше не допускались на борт судов Голландской Ост-Индской компании , а октанты не разрешались до 1748 года. С 1731 года [18]
В геодезии
[ редактировать ]В геодезии термин « посох Джейкоба» относится к моноподу , одному прямому стержню или посоху, сделанному из цветного материала, заостренному и покрытому металлом внизу для проникновения в землю. [19] Он также имеет винтовое основание и иногда шаровой шарнир на креплении и используется для поддержки компаса , транзитного или другого инструмента. [20]
Термин «перекрестный персонал» также может иметь другое значение в истории геодезии. В то время как астрономическая поперечная рейка использовалась при съемке для измерения углов, также использовались два других устройства, называемые поперечной рейкой. [21]
- Крестовина , крестовина , геодезический крест или крест — устройство барабанной или коробчатой формы, укрепленное на шесте. Он имел два комплекта взаимно перпендикулярных прицельных приспособлений. Это устройство использовалось геодезистами для измерения смещений. Усложненные версии имели компас и уровень наверху. Французские версии часто были восьмигранными, а не круглыми. [21]
- Оптический квадрат - улучшенная версия траверсы, в оптическом квадрате использовались два посеребренных зеркала, расположенных под углом 45° друг к другу. Это позволяло геодезисту видеть одновременно по обеим осям инструмента. [22]
В прошлом многие геодезические инструменты использовались в посохе Джейкоба. К ним относятся:
- Крестик, перекрестие, геодезический крест или крест
- Графометр
- Перевозчик
- Голландский круг
- Шахтерский циферблат
- Оптический квадрат
- Секстант геодезиста
- Цель геодезиста
- Уровень Абни
Некоторые устройства, такие как современные оптические мишени для лазерной съемки, до сих пор широко используются в штате Джейкоба.
В геологии
[ редактировать ]В геологии рейка Джейкоба в основном используется для измерения стратиграфических мощностей в полевых условиях, особенно когда напластование не видно или неясно (например, закрытое обнажение породы) и когда из-за конфигурации обнажения кажущаяся и реальная мощности пластов расходятся, поэтому затрудняет использование рулетки. При использовании этого инструмента следует ожидать определенного уровня ошибок из-за отсутствия точного эталонного среднего значения для измерения стратиграфической мощности. Высокоточные конструкции включают в себя лазер, способный скользить вертикально вдоль рейки и вращаться в плоскости, параллельной подстилке. [23]
См. также
[ редактировать ]- Посох
- Крест Святого Иакова
- Посох паломника
- Тахеометрия
- Как символ скаутского движения: 5-й Всемирный скаутский Джамбори.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Тернер, Джерард Л'Э. Антикварные научные инструменты , Blandford Press Ltd., 1980 г. ISBN 0-7137-1068-3
- ^ Гарриет Винтер и Энтони Тернер, Научные инструменты , Studio Vista, 1975, ISBN 0-289-70403-0
- ^ Орион. Архивировано 12 июня 2007 г. в Wayback Machine. В этой статье указано, что три звезды пояса иногда называют Лестницей Иакова или Палкой Иакова.
- ^ "Математика Леви бен Гершона, Ралбага"
- ^ Дэвид Г. Кребиэль «Посох Иакова», Backsights , Историческое общество геодезистов
- ^ Стерн, доктор Дэвид. «Крестовый посох» . Проверено 11 апреля 2018 г.
- ^ Гольдштейн, Бернард (2011). «Левин бен Герсон и новый взгляд на Крестовый посох». Алеф . 11 (2): 365–385. дои : 10.2979/алеф.11.2.365 . JSTOR 10.2979/aleph.11.2.365.pdf?refreqid=excelsior:a08ab1beb338a72c69a372d21cc1f553 . S2CID 142638690 .
- ^ Jump up to: а б Оксфордский справочник по кораблям и морю , изд. Питера Кемпа, 1976 г. ISBN 0-586-08308-1
- ^ « Важные астрономы, их инструменты и открытия » . Архивировано из оригинала 23 января 2009 г. Проверено 31 октября 2006 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Мэй, Уильям Эдвард, История морской навигации , GT Foulis & Co. Ltd., Хенли-он-Темз, Оксфордшир, 1973 г., ISBN 0-85429-143-1
- ^ Jump up to: а б с Нидэм, Джозеф. (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 3, Математика и науки о небе и Земле . Тайбэй: Caves Books Ltd., страницы 573–575.
- ^ Ральф Керн: Научные инструменты своего времени. Том 1: От астролаборатории до математических столовых приборов. Кёльн, 2010. с. 214.
- ^ Сваник, Лоис Энн. Анализ навигационных инструментов в эпоху исследований: с 15 по середину 17 века , магистерская диссертация, Техасский университет A&M, декабрь 2005 г.
- ^ Гольдштейн, БР (2011). «Возвращение к Леви бен Герсону и крестовому посоху» (PDF) . Алеф . 11 (2): 365–383. дои : 10.2979/алеф.11.2.365 . S2CID 142638690 .
- ^ Борн, Уильям , Морской полк , 1574 г.
- ^ Даума, Морис, Научные инструменты семнадцатого и восемнадцатого веков и их создатели , Portman Books, Лондон, 1989. ISBN 978-0-7134-0727-3
- ^ Веб-сайт Николаса де Хильстера. Архивировано 11 марта 2014 г. на Wayback Machine . Описаны тесты, проведенные на различных инструментах. Кроме того, де Хильстер описывает характеристики обработки, обнаруженные тестировщиками в списке рассылки Nav List.
- ^ Jump up to: а б Брюинс, Виллем Мёрцер, Крестовина, История и развитие навигационного инструмента , Нидерландский исторический музей овчарок, Амстердам, и Вальбургский институт, Зутфен, Нидерланды, 1994 г. ISBN 90-6011-907-Х
- ^ Рутструм, Поиск маршрута по дикой природе , University of Minnesota Press (2000), ISBN 0-8166-3661-3 , стр. 47–55, 64–72.
- ^ Рутструм, стр. 47-55, 64-72.
- ^ Jump up to: а б Тернер, Джерард Л'Э., Научные инструменты девятнадцатого века , Sotheby Publications, 1983, ISBN 0-85667-170-3
- ^ Рэнкин, Уильям Дж. М., Руководство по гражданскому строительству , Charles Griffin & Company (1926), стр. 21
- ^ Патаччи, М. (2016), Высокоточный посох Джейкоба с улучшенной пространственной точностью и возможностью лазерного прицеливания. Открытый репозиторий DOI Link.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]
- Леви бен Герсон и новый взгляд на крестовый посох, Бернард Р. Гольдштейн. Архивировано 10 января 2020 г. в Wayback Machine.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
