Bo Zhang's Homepage
..The universe is unfolding as it should..

2011-1-25

话说星盘

之前写过六分仪的介绍,文中顺便提了一句,在六分仪问世之前,承担测角进而计算经纬度任务的就是星盘了。不过当时本人只是知道有这个东西而已,也没有太留意,至于其工作原理那就更是不得而知了。

那么为什么又开始去关注这桩事情了?原因是最近本人偶然入手一只挂坠,蓝本正是星盘。先晒物:

当然这个小东西是没办法实际使用了,虽然相关部件都是活动的。下面再贴一张古星盘的照片作为对比,

星盘的历史可以追溯到公元前的古希腊天文学家伊巴谷,有人认为晚些时候的托勒密也使用过这种仪器。不过第一份相关的详细描述是公元4世纪亚历山大城的Theon留下的。最初的星盘与角度测量无关,只是天体位置的平面演示仪。后来在中世纪的伊斯兰世界,由于确定礼拜时间和方位的宗教需要,这一装置被进一步发扬光大,此时还增添了角度刻度以及地平圈。13世纪末期之后,出于海事的需要,角度测量被进一步强化,早年演示天象的功能反而被忽视了。存世最古老的星盘实物制成于公元927年前后(也就是上图所示的那一架,不过也有说法是有9世纪的实物留存),欧洲最早的星盘则出现在14世纪。

星盘的基本结构包括投影星图与测角装置两部分。一般最下一层是名为母盘(mater)的圆盘,其上装有衬盘(tympan),衬盘上刻有一系列圆环,表示某一特定纬度的地平坐标球面投影,边缘还标有角度和时间刻度。部分星盘有多层衬盘,可以在不同纬度使用。衬盘之上是可以旋转的网盘(rete),相当于星图,上有投影黄道(有时有赤道),并标有若干明亮天体的位置,为方便使用可能还会附有指针。只要旋转网盘再对照衬盘的刻度,就可以得知给定时刻某天体的地平坐标,或者是与给定天体地平坐标相对应的时间了。

在此基础上,如果在背面设置可以绕中心旋转的测角装置(如窥管),并在盘上设置仰角刻度,那么就可以将星盘垂直悬挂起来,用测角装置对准目标天体并读出仰角,然后通过旋转网盘查出相应的时间。若能测得中天高度,且知道了天体的赤纬,就可以根据简单的三角关系来求出观测点的纬度了,这与六分仪测纬度的原理一样。

星盘结构示意,从上到下依次为轴承、网盘、衬盘、母盘、窥管、销钉。

当然星盘背面也可以刻上其他东西,如日历、时间转换或者宗教性内容等,不一而足。

星盘有多种变体,其中比较重要的一种就是航海星盘。虽说普通星盘不是不可以出海,不过由于操作相对复杂,不适合海上多变的环境使用,所以航海者对其作了相应的改进,主要是淡化了星图部分,而以测角为主导。首先是材料,一般航海星盘都是厚重的金属铜质地,以便应付颠簸。又由于盘状结构容易招风,航海星盘也弃之不用,改为框架式,毕竟这里主要的观测目标是中天时太阳的高度,由于时间已知,网盘与衬盘干脆可以省略掉。另外为了降低重心保持稳定,框架下方还往往装有配重。而因为仪器对精度要求较高,航海星盘都设法将边框做大,以方便读数。但就算如此,因为星盘需要垂直悬挂才能正常工作,在多风或者浪高的条件下也很难发挥用场。

航海星盘

另有一种变体是结合和星盘与浑天仪的球状星盘,它也是在中世纪的伊斯兰世界出现的,功能与传统星盘类似。另外早期天文钟的设计也经常受到星盘的影响。

球状星盘

欧洲南方天文台提供了一个很好玩的功能:自制星盘。只要输入所在地点并完成相应选项,就可以得到星盘的图纸,有兴趣者不妨一试。

No Comments

No comments yet.

RSS feed for comments on this post.

Sorry, the comment form is closed at this time.

首页 | 天文 | 科学 | 摄影 | 模型 | CV | 版权声明 | 联系站长
京ICP备05002854号-2 Powered by WordPress Version 2.0.6
Licensed under Creative Commons Licenses

porno izle