古代天文学家如何观测星空?靠一个“盘子”
2022-04-27 16:08:55  出处:蝌蚪五线谱  作者:蝌蚪君 编辑:落木     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

星盘是一种古代的天文仪器,一般为金属圆盘状,可手持使用。其功能包括测量天体的高度、识别恒星或行星、根据当地的时间确定其纬度、进行三角测量等。可以说星盘是一种应用范围非常广泛的仪器,在古代天文测量中发挥着重要的作用。

需要说明的是,古代还有一种星盘是用来进行占星使用的,于这里所介绍的是用于天文测量的科学仪器

古希腊时期的星盘

目前已知第一个对星盘进行了记录的是公元4世纪亚历山大的学者席恩,他在《星盘论》一书中做了较为详细的记载。

但是席恩并不是第一发明星盘的人,根据与席恩同时代的西尼修斯记载,几百年前的天文学家喜帕恰斯就使用过一种测量天体的仪器,这种仪器只有一个圆盘和一个窥管,应该就是星盘最初的样子。

而托勒密也曾提到,他使用过一种与喜帕恰斯类似的仪器对天体进行观测。根据这些资料,目前认为最早的星盘是在公元前2世纪由喜帕恰斯制作发明的

古代天文学家如何观测星空?靠一个“盘子”
介绍星盘的古书 图片来源:wiki

星盘在阿拉伯世界的发展

星盘虽然起源于古希腊,但在中世纪传入阿拉伯世界后,得到了进一步的发展。八世纪的数学家穆罕穆德·法扎里是阿拉伯世界第一个制造星盘的人,很快,阿拉伯人便喜欢上了这种小巧而又轻便的仪器。

由于教义的要求,阿拉伯人要按时进行朝拜仪式,并对日月出没时间精准把握,同时还要知道宗教圣地所在的方向,所以星盘的出现刚好满足了他们的需求。为了能够获得更好的使用效果,阿拉伯人对星盘进行了改造,增加了一些新的结构和功能。

其中,最主要的改动是引入了角度刻度尺,增加了表示地平方位的地平圈。这样一来除了可以计算太阳和恒星升起的时间外,还可以确定朝拜的具体时间和具体方向,这个功能对于穆斯林来说非常重要。

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1282年制造的带有阿拉伯文的星盘 图片来源:wiki

后来,星盘在阿拉伯世界又发展出了多种不同形式,比如9世纪末记载了一种球形星盘,这是一种星盘和浑天仪的结合体;12世纪,有人发明了一种线性星盘,外形是一根带有刻度但没有瞄准镜的木棒,配有铅垂线和指针;1235年,伊斯法罕的阿比·巴克尔又发明出了机械齿轮星盘。

阿拉伯人将星盘的样式和功能几乎发展到了极致。

星盘的结构

星盘的主体是一个圆盘,通常由黄铜制作而成,中间部分凹陷进去形成一个腔体,在圆盘周圈上标有刻度,表示地平圈,可以读取方位和角度数值。

圆盘的背面通常会刻有各种应用所需的刻度,包括时间转换曲线、将月份转换为黄道上太阳位置的日历、三角刻度等。

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拆解的星盘 图片来源:wiki

在圆盘凹进去的部分,一般会配有几片有着不同刻度标尺的薄圆盘,上面会刻有表示黄道带的圆圈、星座的名称、最亮的一些恒星等等。这些薄圆盘根据不同的需求是可以更换的。

薄圆盘的外侧还有一个镂空的圆盘,上面是天球的范围和可见天空的范围,一般也会带有刻度和装饰图形。

最外侧是一个带有刻度的尺子,也叫做照准仪,其两端带有小孔可窥视天体进行高度和方位的测量。照准仪可安装在最外侧,也可以安装在背面。

这些零件通过中心的轴连接在一起,便形成了一个完整的星盘。

古代天文学家如何观测星空?靠一个“盘子”
拆解的星盘 图片来源:wiki

星盘如何使用

星盘在使用时可根据不同需求安装不同的薄圆盘,照准仪也可以安装在前面或者后面,然后转动照准仪,根据读数得出想要的结果。下面我们列举两个实际应用的例子。

例1,测量某天体的高度:将星盘竖立放置,观看星盘上的水平和垂直刻度是否与竖立状态一致,然后通过照准仪上的小孔找到被测量的天体,使天体通过照准仪两端的小孔被看到,这时读取照准仪两端所指向的刻度值,就知道该天体的高度了。

例2,确认太阳所在的黄道星座:从太阳升起时,便通过照准仪上的小孔观测太阳的位置,通过连续的观测得到太阳在天空运行的轨迹。然后转动带有黄道带的薄圆盘,使上面的刻线与观测的太阳轨迹重合,该刻线相对应的星座图案就是太阳所位于的黄道星座了。

以上只是星盘应用中比较简单的例子,通过一系列的观测和计算,便可以获得更多的信息。当然,这种观测的精度是无法与现代天文仪器相比,但是在古代社会,却可以完全满足当时人们的需要。

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用星盘测量建筑高度 图片来源:wiki

除了在天文领域的应用外,在宗教和日常应用中星盘也发挥了重要的作用。在六分仪发明以前,星盘应该是古代使用范围最广的小型科学仪器了

责任编辑:落木文章纠错

话题标签:天文古代星空

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