Paljud usuvad, et meie tsivilisatsioon on pideva arengu allikas ning kõik huvitavamad avastused ja arengud on alles ees. Kuid sügavad filosoofilised teosed, mõned arhitektuuri meistriteosed ja isegi ammu enne meid loodud instrumendid toovad selgelt esile selle kontseptsiooni ebatäielikkuse. Muistsed teadlased teadsid ka palju, nad lõid hooneid ja asju, mille toimimise põhimõtet ja eesmärki ei mõistetud lõpuni. Teatud seadmete toimimise selge kooskõla füüsikaseadustega ja nende abil saadud teabe ümberlükkamatus on sageli ümbritsetud legendidega. Selliste instrumentide hulka kuulub iidne astronoomiline instrument astrolabe.
Nagu nimigi ütleb ("aster" tähendab kreeka keeles "tähte"), seostatakse seadet taevakehade uurimisega. Tõepoolest, astrolaab on tööriist, mis võimaldab teil arvutada, millisel kõrgusel meie planeedi pinna suhtes tähed ja Päike asuvad, ning saadud andmete põhjal määrata konkreetse maise objekti asukoht. Pikkadel maa- ja merereisidel aitas astrolaab määrata koordinaate ja aega ning mõnikord oli see ainsaks võrdluspunktiks.
Astronoomiline instrument koosneb kettast, mis on tähistaeva stereograafiline projektsioon, ja kõrge küljega ringist, millesse ketas on sisestatud. Seadme põhjas (küljega element) on keskosas väike auk, samuti riputusrõngas, mis on vajalik kogu konstruktsiooni horisondi suhtes orienteerumise hõlbustamiseks. Keskosa koosneb mitmest ringist, millele on kantud jooned ja punktid, mis määravad laius- ja pikkuskraadi. Neid plaate nimetatakse tümpanaks. Astronoomilisel goniomeetril oli kolm sellist elementi, millest igaüks sobis kindlale laiuskraadile. Tümpanoni sisestamise järjekord sõltus asukohast: ülemine ketas pidi sisaldama taeva projektsiooni, mis vastab Maa teatud alale.
Tümpanoni peal oli spetsiaalne võre (“ämblik”), mis oli varustatud suure hulga nooltega, mis osutasid projektsioonil näidatud heledaimatele tähtedele. Tümpanuste, võre ja aluse keskel olevaid auke läbiv telg hoidis osi koos. Sellele oli kinnitatud alidade - spetsiaalne joonlaud arvutuste jaoks.
Astrolaabi näitude täpsus on hämmastav: näiteks mõned instrumendid on võimelised näitama mitte ainult Päikese liikumist, vaid ka selles perioodiliselt esinevaid kõrvalekaldeid. Huvitav on see, et iidne astronoomiline instrument loodi ajal, mil valitses geotsentriline maailmapilt. Mõte, et kõik tiirlevad ümber Maa, ei takistanud aga iidseid teadlasi nii täpset seadet loomast.
Astronoomilisel instrumendil on kreeka nimi, kuid paljudel selle komponentidel on araabia päritolu nimed. Selle näilise lahknevuse põhjuseks on pikk teekond, mille seade on oma arenduse käigus läbinud.
Astronoomia, nagu paljude teiste teaduste, arengulugu on lahutamatult seotud Vana-Kreekaga. Siin ilmus umbes kaks sajandit enne meie ajastu algust astrolabi prototüüp. Selle looja oli Hipparkhos. Juba teisel sajandil pärast Kristuse sündi kirjeldas astrolabi sarnase goniomeetrit Claudius Ptolemaios. Ta ehitas ka instrumendi, mis suudab taevast määrata.
Need esimesed instrumendid erinesid mõnevõrra astrolaabidest, milleks tänapäeva inimesed neid ette kujutavad ja mida eksponeeritakse paljudes muuseumides üle maailma. Esimeseks tavapärase struktuuriga instrumendiks peetakse Aleksandria Theoni leiutist (IV sajand pKr)
Territooriumil hakkas arenema astronoomia arengu ajalugu varakeskajal. Selle põhjuseks oli teadlaste tagakiusamine kiriku poolt, kuna sellised vahendid nagu astrolaab omistati saatanlikule päritolule.
Araablased täiustasid seadet ja hakkasid seda kasutama mitte ainult tähtede asukoha ja orientatsiooni määramiseks maapinnal, vaid ka ajamõõtjana, mõne matemaatiliste arvutuste vahendina ja astroloogiliste ennustuste allikana. Ida ja lääne tarkus ühinesid, tulemuseks oli astrolabi seade, mis ühendas Euroopa pärandi araabia mõttega.
Üks eurooplastest, kes püüdis astrolaabit taaselustada, oli Herbert of Aurillac (Sylvester II), kes töötas lühikest aega ametikohal Ta uuris araabia teadlaste saavutusi, õppis kasutama paljusid antiikajast peale unustatud või kiriku poolt keelatud instrumente. Tema andeid tunnustati, kuid tema side võõraste islamiteadmistega aitas kaasa mitmete legendide tekkimisele tema ümber. Herbertit kahtlustati suhetes succubuse ja isegi kuradiga. Esimene andis talle teadmisi ja teine aitas tal asuda nii kõrgele positsioonile, kus Kurjale omistati tema ülestõusmine. Kõigist kuulujuttudest hoolimata õnnestus Herbertil taaselustada mitmeid olulisi instrumente, sealhulgas astrolabi.
Mõni aeg hiljem, 12. sajandil, hakati Euroopas seda seadet uuesti kasutama. Alguses oli kasutusel ainult araabia astrolaab. Paljude jaoks oli see uus instrument ja ainult väheste jaoks oli see esivanemate unustatud ja kaasajastatud pärand. Järk-järgult hakkasid ilmuma kohapeal toodetud analoogid, aga ka pikad teadustööd, mis olid seotud astrolaabi kasutamise ja disainiga.
Seadme populaarsuse tipphetk leidis aset suurte avastuste ajastul. Kasutusel oli mereväe astrolaab, mis aitas kindlaks teha, kus laev asub. Tõsi, sellel oli funktsioon, mis muutis andmete täpsuse. Columbus, nagu paljud tema kaasaegsed, kes reisisid mööda vett, kurtis, et seda seadet ei saa kasutada veeremistingimustes, see oli efektiivne ainult siis, kui maa oli jalge all liikumatu või meri oli täiesti rahulik.
Seade oli meremeestele siiski väärtuslik. Muidu poleks üks laev, millel kuulsa maadeavastaja Jean-François La Perouse'i ekspeditsioon oma teekonnale asus, tema nime kandnud. Astrolabe laev on üks kahest ekspeditsioonil osalenud laev, mis XVIII sajandi lõpus salapäraselt kadus.
Renessansiajastu tulekuga said amnestia mitte ainult erinevad seadmed meid ümbritseva maailma avastamiseks, vaid ka dekoratiivesemed ja kogumiskirg. Astrolaab on seade, mida muuhulgas kasutatakse sageli saatuse ennustamiseks tähtede liikumise järgi ja seetõttu kaunistati seda erinevate sümbolite ja märkidega. Eurooplased võtsid araablastelt üle harjumuse luua mõõtudelt täpseid ja elegantse välimusega instrumente. Astrolaabid hakkasid ilmuma õukondlaste kogudesse. Astronoomia tundmist peeti hariduse aluseks, instrumendi omamine rõhutas omaniku eruditsiooni ja maitset.
Kõige ilusamad seadmed olid inkrusteeritud vääriskividega. Märgid olid kujundatud lehtede ja lokkide kujul. Pilli kaunistamiseks kasutati kulda ja hõbedat.
Mõned käsitöölised pühendusid peaaegu täielikult astrolabide loomise kunstile. 16. sajandil peeti flaami Gualterus Arseniust neist kuulsaimaks. Kollektsionääride jaoks olid tema tooted ilu ja armu etalon. 1568. aastal tehti talle ülesandeks luua veel üks astrolaab. Tähtede asukohtade mõõtmise seade oli mõeldud Austria armee kolonel Albrecht von Wallensteinile. Tänapäeval hoitakse seda nimelises muuseumis. M.V. Lomonossov.
Astrolaabe esineb ühel või teisel viisil paljudes mineviku legendides ja müstilistes sündmustes. Nii andis selle ajaloo araabia etapp maailmale müüdi reetlikust sultanist ja õukonnaastroloogi Biruni teaduslikud võimed. Valitseja haaras sajandite jooksul varjatud põhjusel relva oma ennustaja vastu ja otsustas temast vabanemiseks kasutada kavalust. Astroloog pidi täpselt näitama, millist väljapääsu saalist tema omanik kasutab või kannatama õiglase karistuse all. Arvutustes kasutas Biruni astrolabi ja, olles tulemuse paberile kirjutanud, peitis selle vaiba alla. Kaval sultan käskis oma teenijatel seina sisse käigu lõigata ja läks sealt läbi. Naastes avas ta õnnepaberi ja luges sealt sõnumit, mis ennustas kõiki tema tegusid. Biruni mõisteti õigeks ja vabastati.
Tänapäeval on astrolaab osa astronoomia minevikust. Selle abil alale orienteerumine ei olnud enam soovitatav alates 18. sajandi algusest, kui ilmus sekstant. Seadet kasutati endiselt perioodiliselt, kuid pärast veel sajandit või veidi enam rändas astrolaab lõpuks kollektsionääride ja vanavarasõprade riiulitele.
Ligikaudse arusaama seadme ülesehitusest ja toimimisest annab selle tänapäevane järeltulija – planisfäär.
See on kaart, millel on tähed ja planeedid. Selle komponendid, statsionaarsed ja liikuvad osad, meenutavad paljuski alust ja ketast. Valgustite õige asukoha määramiseks konkreetses taevaosas on vaja ülemist liikuvat elementi, mis vastab parameetritelt soovitud laiuskraadile. Astrolaab on orienteeritud sarnaselt. Saate isegi oma kätega teha midagi planisfääri sarnast. Selline mudel annab aimu ka selle iidse eelkäija võimalustest.
Valmis astrolabe saab osta suveniiripoodidest, mõnikord ilmub see sim-punk stiilis dekoratiivesemete kollektsioonides. Kahjuks on töötavaid seadmeid raske leida. Planisfäärid on meie poelettidel samuti haruldased. Huvitavaid näiteid leiab välismaistelt veebilehtedelt, aga selline liikuv kaart maksab sama palju kui too malmsild. Ise mudeli konstrueerimine võib olla aeganõudev töö, kuid tulemus on seda väärt ja lastele see kindlasti meeldib.
Tähistaevas, mis iidsete inimeste meeli nii põhjalikult hõivas, hämmastab tänapäeva inimesi oma ilu ja salapäraga. Sellised seadmed nagu astrolabe muudavad selle meile veidi lähemale, pisut arusaadavamaks. Seadme muuseumi- või suveniirversioon võimaldab tunnetada ka meie esivanemate tarkust, kes kaks tuhat aastat tagasi lõid instrumendid, mis võimaldasid maailma üsna täpselt kuvada ja selles oma koha leida.
Tänapäeval on astrolabe stiilne suveniir, huvitav oma ajaloo poolest ja pilkupüüdev oma ebatavalise disainiga. Kunagi oli see märkimisväärne läbimurre astronoomias, mis võimaldas taevakehade asendit maastikuga seostada, mis oli praktiliselt ainus võimalus mõista, kuhu rändur ookeani või kõrbe avarustesse eksinud on. Ja kuigi seade jääb funktsionaalselt märkimisväärselt alla oma kaasaegsetele analoogidele, jääb see alati oluliseks osaks ajaloost, objektiks, mis on varjatud romantilise saladuselooriga ja seetõttu ei ole see tõenäoliselt sajandite jooksul kadunud.
Astronoomilised instrumendid on instrumendid ja seadmed, mida kasutatakse taevaobjektide astronoomilistel vaatlustel.
Esimesed sellised instrumendid ajaloos olid gnomoonid, hiljem ilmusid sellised instrumendid nagu astrolabe, kvadrant ja sekstant.
Uusajal, 17. sajandil, ilmusid Euroopasse teleskoobid. Esimese teleskoobi lõi kuulus itaalia astronoom Galileo Galilei. Kahekümnendal sajandil ilmusid astronoomide arsenali arenenumad instrumendid. Need olid raadioteleskoobid, röntgeni-, neutriino- ja gravitatsiooniteleskoobid.
Gnomon– kõigist astronoomilistest instrumentidest on see vanim. See on vertikaalselt asetatud sammas. Selliseks objektiks võib olla näiteks obelisk või sammas. Seda kasutades said iidsed inimesed määrata Päikese nurkkõrguse selle väikseima varju järgi keskpäeval. Selle tulemusena näitas lühim keskpäeva vari ka tõelise meridiaani suunda.
Arvatakse, et selle leiutas Vana-Kreeka filosoof Anaximander Vana-Kreeka linnast Miletost, mis asub Väike-Aasias, Egeuse mere kaldal.
Lisaks nimetati osa päikesekellast ka gnomoniks. Nendes saate määrata aja selle varju suuna järgi.
Gnomoonide abil saab määrata järgmised astronoomilised suurused:
Märkus 1
Mida kõrgem on gnomon ise, seda suurem on selle täpsus.
Astrolab. See astronoomiline instrument on ka üks maailma vanimaid. Seda kasutati horisontaalnurkade mõõtmiseks ning teatud taevakehade laius- ja pikkuskraadide määramiseks. Sõna astrolabe ise pärineb vanakreeka sõnast, mis tähendab "tähtede võtjat". Astrolaab töötas stereograafilise projektsiooni põhimõttel, mis muutis sfääril oleva ringi tasapinnal olevaks ringiks.
Seda seadet kasutati kellaaja ja päeva pikkuse määramiseks, matemaatiliste arvutuste ja astroloogiliste ennustuste tegemiseks.
Astrolaab ilmus esmakordselt Vana-Kreeka ajal. Selle leiutajaks peetakse Apolloniust Pergast, kes elas III sajandil eKr.
Alates 18. sajandist kasutati astrolabi maamõõtmisel horisontaalnurkade mõõtmiseks töö ajal. Praegu on astrolaab asendunud teodoliidiga.
Quadran t on teise astronoomilise instrumendi, sekstandi varajane prototüüp, mis on mõeldud taevaobjektide kõrguste ja valgustite nurkade vahemaa määramiseks.
Kvadrant on valmistatud veerandringi haruga plaadist, et saaks mõõta nurki. Kvadrandil on ka konsool teleskoobi jaoks
Kasutati suuri seinakvadrante, mis kinnitati astronoomiliste vaatluskeskuste seintele. Seitsmeteistkümnenda sajandi lõpuks jäi kvadrant kasutusest.
Seksant. See on mõõtev navigatsiooniseade, mida kasutatakse Päikese ja teiste taevaobjektide kõrguse mõõtmiseks horisondi kohal. Selliste mõõtmiste eesmärk on määrata selle punkti geograafilised koordinaadid, kus tegelikult mõõtmised tehakse.
Horisont viitab põhimõtteliselt mere horisondile. Ja mõõtepunkt tähendab anumat, millest toimingut teostatakse.
Sekstandi kasutamine võimaldab teada saada vaatleja asukoha laiuskraadi. Selleks tuleb välja selgitada Päikese kõrgus, samuti mõõtmise kuupäev.
Samuti saate sekstandi abil mõõta horisontaalset nurka, mis asub erinevate objektide suundade vahel.
Sekstandi leiutasid 1730. aastal iseseisvalt inglise matemaatik John Hadley ja Ameerika leiutaja Thomas Godfrey.
Sekstant põhineb kujutiste kombineerimise põhimõttel, kasutades ühe neist kahekordset peegeldust. Selle meetodi leiutas Isaac Newton 1699. aastal, kuid seda ei avaldatud.
Teleskoop on instrument, millega inimesed saavad visuaalselt vaadelda kaugeid taevaobjekte.
Märkus 2
Teleskoobi leiutajaks peetakse Galileo Galileid, kes 1609. aastal lõi kaheksakordse suurendusega ja umbes poolemeetrise pikkusega teleskoobi. Nimetuse "teleskoop" pakkus 1611. aastal välja Kreeka matemaatik Ioannis Dimisianos.
Teleskoope on mitut tüüpi.
Optiline teleskoop– teleskoop, mis kogub ja fokusseerib elektromagnetkiirgust optilises vahemikus. Optilise teleskoobi abil suurendatakse vaadeldavat objekti ning seda saab võimalikuks jälgida või pildistada.
Optilised teleskoobid jagunevad peamiselt järgmisteks tüüpideks:
Raadioteleskoobid. Neid kasutatakse raadioulatuses olevate kosmoseobjektide uurimisel.
Raadioteleskoop koosneb sellistest põhielementidest nagu vastuvõtuantenn, vastuvõtuseadmed ja radiomeeter, mis on tundlik raadiovastuvõtja, mis reguleerib sagedust.
Kuna raadioulatus on optilisest levialast suurem, kasutavad spetsialistid raadiokiirguse jälgimiseks ja salvestamiseks konkreetse raadiosagedusala jaoks sobiva disainiga raadioteleskoope.
Raadiokiirguse salvestamiseks pikalainepiirkonnas koosnevad teleskoobid suurest hulgast kümnetest kuni tuhandetest elementaarvastuvõtjatest, peamiselt dipoolidest.
Kui vajate lühilaineraadio ulatust, kasutavad spetsialistid pool- või täispöörlevaid paraboolantenne.
Raadiointerferomeetria - raadioteleskoobid, mis asuvad maakera erinevates osades ja on ühendatud üheks võrguks.
Röntgeni teleskoop– sellist teleskoopi kasutatakse röntgenispektris olevate objektide vaatlemiseks. Kuna Maa atmosfäär ei ole röntgenikiirgusele läbipaistev, kasutatakse selliseid teleskoope tehissatelliitidel või kõrgmäestiku rakettidel.
Gravitatsioonilaine teleskoop või gravitatsioonilainete detektorit kasutatakse gravitatsioonilainete otsimiseks ja salvestamiseks.
Gravitatsioonilainete detektor (gravitatsioonilaine teleskoop) on tehniline seade, mis on mõeldud gravitatsioonilainete registreerimiseks. Sellised lained võivad tekkida kahe musta augu liitmise protsessi tulemusena.
Sellised lained tuvastati esmakordselt 2015. aastal. Nii sai kinnitust üks Albert Einsteini üldise relatiivsusteooria väidetest.
Lihtsamad astronoomilised instrumendid.
Huvitav on see, et peaaegu kõik algajad astronoomiasõbrad on alateadlikult arvamusel, et esimene astronoomiaseade, mis neil peaks olema, on vähemalt väike teleskoop või midagi sarnast, binokkel või monokulaar. Kuid astronoomid teadsid oma töös ka vähem "primitiivseid" abilisi kui binoklid ja teleskoobid ning need assistendid võivad siiski täita oma kasulikku rolli amatöörvaatlustes, kuigi omapärased ja väikesed (ja isegi praegu kasutavad professionaalsed astronoomid endiselt nende seadmete mehhanisme, varustavad teleskoope koos nendega täpsuse huvides ja kasutage neid sama asja jaoks - nurkade määramiseks taevasfääril).
Kuni 1611. aastani, enne hiilgava Galileo Galilei (või kellegi teise varem, kuid ta oli siiski esimene, kes kasutas teleskoopi tõsisteks astronoomilisteks vaatlusteks) teleskoobi leiutamise tähtsat aastat, kasutasid astronoomid kõikvõimalikke puupulkasid ja -kange, millele oli märgitud. välja kraadides otseses mõttes, suurte ja väikeste suurustega ruudud ja ringid. Need olid kõikvõimalikud astronoomilised pulgad, kõrgusemõõtjad, sekstandid, kvadrandid ja triquetrad.
Neid kasutasid Vana-Kreeka astronoomid (ja nemad olid esimesed, kes lõid peaaegu kõik need instrumendid) ning Aristarchos, Hipparkhos ja Ptolemaios ning keskajal viisid araabia astronoomid need täiuslikkuseni. Neid instrumente kasutati astronoomia kõige varasema esilekerkiva osa – astromeetria – probleemide lahendamiseks, mis tegeleb taevakehade küsimustega “Kus, millal ja mida” –, et arvutada valgustite asukohti taevasfääril, tähtede kaugusi, määravad aja taevas ja seetõttu nimetatakse neid goniomeetrilisteks tööriistadeks.
Nagu kõik instrumendid, nõudsid need suuremat täpsust ja selleks tehti need võimalikult suured ja araabia astronoomide seas said neist tõelised hiiglased, nii et kvadrandid ulatusid 60 m raadiuseni ja Nicolaus Copernicus tegi selliseid instrumente kasutades kindlaks. planeetide koordinaadid ja arvutas nende järgi oma heliotsentrilise süsteemi, kasutas tema kõrgusest palju suuremaid instrumente. Kuid alati polnud vaja teha selliseid tohutuid seadmeid, mis sobivad paljudeks ülesanneteks. Ja loomulikult saab selliseid seadmeid (isegi kui neist saavad teie kõige esimesed - või uued abilised, kui teil on juba binokkel või teleskoop, nende valmistamine palju lihtsam kui kõige lihtsama teleskoobi valmistamine) valmistada iga amatöörastronoom, inimene.
Põhimaterjalid selleks on igaühel olemas: puit, saag, kraadiklaas... Ja õnneks saab nendega palju kasulikku teha, nad on head abilised meteooride visuaalsel vaatlusel, aitavad täpsemalt, paremini ja mugavamalt määrata meteoori koordinaate ja asukohti ööpilved (mida vaadeldakse ka peamiselt visuaalselt), täiesti algajatel tähistaeva vaatlemisel aidatakse kergemini mõista efemeriidi tähendust ja leida ise taevas planeete, mõista nende struktuuri ja taevasfääri esialgsete teooriate määratlused.
Lisaks on lihtsalt meeldiv leida end oma hinges mingi iidse astronoomina, tunda kauge mineviku kaja, vaadata taevast läbi vanakreeklase, kuumadest kõrbetest pärit araablase, Ulugbeki, Kopernik või Tycho Brahe! Ja allpool on mõned goniomeetri tööriistad ja nende valmistamine, mida ma kogusin kõikvõimalikust astrokirjandusest, mida ma enam ei mäleta. Ehitasin palju ise, nähes ainult kuskil pilti mingist ajaloolisest goniomeetri instrumendist.
Astrolaab:
Loomulikult on see lihtsam kui selle iidne esivanem ja lahendab palju vähem probleeme. Seega araabia astronoomi 10. sajandi traktaadis. al-Sufi loetles 1000 võimalust astrolabi kasutamiseks! See astrolaab aitab mõõta valgustite horisontaalseid asimuutnurki. Selle valmistamiseks peab teil olema: Mitmekihilisest vineerist, PCB-st või pleksiklaasist ketas. Ketta läbimõõt on selline, et sinna saab asetada nurgamõõtjast ringskaala (sihverplaadi) ja selle taha jääks 2-3 cm vaba väli.
Protraktor, suurem on parem.
Nägemisriba. See on valmistatud messingist või duralumiiniumist tasapinnast, mis on 2–3 cm lai ja ketta läbimõõdust 5–6 cm pikem. Ketta servast väljaulatuva riba otsad painutatakse täisnurga all ülespoole ja lõigatakse piklikuks või piklikuks neisse ümmargused augud. Tehke horisontaalsele ribale, sümmeetriliselt keskele, kaks suurt laia pilu, et läbi nende oleks näha kraadiklaasi. Kinnitage sihtriba keskosa poldi, seibide ja mutrite abil ketta keskosa külge nii, et see pöörleks horisontaaltasapinnal. Kinnitage kompass vaateriba keskele.
Vaatluste tegemisel suunake sihtriba sihtmärgile nii, et see oleks nähtav läbi riba külgmiste pilude. Protraktori ja varda (nähtav läbi varda põikpilu, läbi selle, mis on valgustile "lähemal") ja kompassi põhjanoole astme suhe on valgusti asimuut.
Kuidas ise asimuuti, kõrgust ja seniidi kaugust leida:
Üldiselt pole raske ära arvata, et saate tähe kõrgust ja asimuuti mõõta ise, kasutades nurgamõõturit. Aga kuidas seda paigutada nii, et ta "näeks" taevasfääri ringe? Üks lihtsamaid tööriistu selleks on kõrgusmõõtur, millega nüüd lähemalt tutvume. Kõrgusmõõtur koosneb suurimast võimalikust (noh, ja muidugi mitte meetrisest - seda on raske teha!) kraadiklaasist, mis sisaldab 1800. Protraktori ringi A keskpunktist ja selle raadiusega risti (jagades meie kraadiklaasi). kaheks võrdseks osaks), paigaldatakse sellise pikkusega joonlaud (või varras) nii, et see on 3-4 korda suurem kui kraadiklaasi raadius. Ja protraktori keskele keeratakse hing ja selle külge keeratakse koormaga köis, et köis oleks peenike ja koorem seda ei rebeneks.
Kui kinnituspunktis olev köis jookseb mööda joonlauda, siis on see õigesti kinnitatud. Protraktorile, selle skaala joonest 0-1800 kõrgemale ja sellega paralleelselt, on paigaldatud rohkem sihikuid, kolme kõvera (nagu astrolabi) ribalt, mille keskmine külg on võrdne kraadiklaasi läbimõõduga, teised (küljed) on üksteisega võrdsed ja nende ruutude või ristkülikute diagonaalide ristumiskohas tehke ringi augud läbimõõduga 3-5 mm. Kinnitage joonlaua teine ots risti keskpunktiga mitte väga paksu tahvli külge, nii et see hoiab joonlauda kõhklemata oma kinnitusel ja nii et joonlaud pöörleb ümber oma keskpunkti ja see keskpunkt sisestatakse ringi keskele teise kraadiklaasi, seekord täisringi jaoks ( 3600). Kinnitage mingi nool allolevale joonlauale nii, et see tuleks sellest nurganurga keskpunktist ja "ulataks" selle välisservani.
Tahvlile on soovitav kinnitada ka kompass, mis näitab lõunat, kust mõõdetakse astronoomilisi asimuute. Enne vaatluste alustamist paigaldatakse seade nii, et tahvel on liikumatu ja horisontaalne ning kompassi skaala alumine nurgamõõtja 00 on suunatud lõunasse, osa 0 kuni 1800 on suunatud itta, teine läände. . Valgusti asimuuti ja kõrguse mõõtmisel (mõõdetakse samaaegselt!) suuname sihikud sellele nii, et see oleks läbi nende näha ja loomulikult on pöördekese A (kõrguse mõõtmiseks) suunatud ülevalt poole. alt ja tahvli külge kinnitamise kohas paremale ja vasakule. Seega, olles saanud pildiotsijas soovitud valgusti kujutise, näeme, et ülemine nurgamõõtja on teatud nurga all kaldu, mis on skaalal trossiga märgitud, see on valgusti kõrgus h ja nool alumine nurgamõõtja näitab asimuuti väärtust. Seniidikauguse z saab hõlpsasti teada valemiga z + h = 900.
Valgustite vahelised nurgad:
T.n. astronoomiline reha - goniomeetri seadme lihtsaim versioon, koosneb kahest puidust joonlauast (näiteks pikkusega 60 cm), mis on kinnitatud tähega T. Joonlaua otsas, risttala vastas, on kinnitatud sihik. Risttalale 57,3 cm kaarega (saab ehitada nööriga) lüüakse naelad sisse 1 cm (või 0,5 cm) vahedega. Ringi keskpunkt on sihik. Küünte murdmise intervalliga 1 cm vastab taevasfääri 1-kraadine nurk, 0,5 cm intervalliga poole kraadine nurk. Selle lihtsa instrumendi abil saate regulaarselt (ütleme igal õhtul samal ajal) mõõta planeetide ja Kuu nurkkaugusi mõne "referents" tähe suhtes ja seeläbi kindlaks teha mainitud valgustite liikumise iseärasusi. taevasfääril.
Teist seadet nimetatakse goniomeetriks. See koosneb 35x20 cm suurusest ristkülikukujulisest puutükist. Selle ühele küljele on kinnitatud 60 cm pikkune riba (või joonlaud). kinnitus. Liistude mõlemas otsas on paralleelselt kinnitatud sihikud. Tahvlile on sarnaselt astronoomilise rehaga väljajoonistatud kaar raadiusega 57,3 cm, millele on märgitud kraadiskaala.
Vaatluste tegemisel on tavaliselt ühe staabi sihikud suunatud tähele, fikseeritud aga planeedile. Skaalal saadud liistude otste kaugus on nende nurkkaugus. Neid seadmeid kasutades saate leida ka tähe horisontaalsed koordinaadid. Niisiis, pärast lõuna leidmist (märgistades selle kompositsioonidele), mõõdame kaugust valgustist sellest ja kalibreeritud skaalat kasutades saame selle asimuudi. Jättes kõrvale otsese ja täpse suuna valgustist horisondini, saame selle kõrguse ja seniidist seniidi kauguse. Mõelge, kuidas peaksite instrumente horisondi ja vertikaali suhtes paigutama.
Proovige ette kujutada end iidse universumi vaatlejana, kellel puuduvad igasugused vahendid. Kui palju on sel juhul taevas näha?
Päeval juhitakse tähelepanu Päikese liikumisele, selle tõusule, tõusule maksimumkõrguseni ja aeglasele laskumisele silmapiirile. Kui selliseid vaatlusi päevast päeva korrata, võib kergesti märgata, et päikesetõusu ja -loojangu punktid ning Päikese suurim nurgakõrgus horisondi kohal on pidevas muutumises. Pikaajaliste vaatluste puhul võib kõigis neis muutustes märgata aastatsüklit – kalendri kronoloogia alust.
Öösel on taevas objektide ja sündmuste poolest palju rikkam. Silm suudab hõlpsasti eristada tähtkujude mustreid, tähtede ebavõrdset heledust ja värvi ning tähistaeva välimuse järkjärgulist muutumist aasta läbi. Erilist tähelepanu pälvib Kuu oma väliskuju varieeruvuse, hallikate püsivate laikude pinnal ja väga keerulise liikumisega tähtede taustal. Vähem märgatavad, kuid kahtlemata atraktiivsed on planeedid - need ekslevad, mitteväreldavad eredad "tähed", mis mõnikord kirjeldavad salapäraseid silmuseid tähtede taustal.
Rahuliku ja tuttava pildi öötaevast võib häirida “uue” ereda tundmatu tähe puhkemine, sabakomeedi või ereda tulekera ilmumine või lõpuks “langev täht”. Kõik need sündmused äratasid iidsetes vaatlejates kahtlemata huvi, kuid nende tegelikest põhjustest polnud neil vähimatki aimu. Algul tuli lahendada lihtsam ülesanne - märgata taevanähtustes tsüklilisust ja luua nende taevatsüklite põhjal esimesed kalendrid.
Ilmselt olid Egiptuse preestrid esimesed, kes seda tegid, kui nad umbes 6000 aastat enne meie päevi märkasid, et Siiriuse koidueelne ilmumine koidukiirtesse langes kokku Niiluse üleujutusega. See ei nõudnud mingeid astronoomilisi instrumente – oli vaja ainult suurt vaatlust. Kuid viga aasta pikkuse hindamisel oli suur – esimene Egiptuse päikesekalender sisaldas aastas 360 päeva.
Praktikavajadused sundisid iidseid astronoome kalendrit parandama ja aasta pikkust täpsustama. Samuti oli vaja mõista Kuu keerulist liikumist – ilma selleta oleks Kuu aega lugemine võimatu olnud. Tuli selgitada planeetide liikumise iseärasusi ja koostada esimesed tähekataloogid. Kõik ülaltoodud ülesanded nõuavad nurga mõõtmised taevas seni vaid sõnadega kirjeldatu numbrilised omadused. Nii tekkis vajadus goniomeetriliste astronoomiliste instrumentide järele.
Neist vanim gnomon (joonis 1). Kõige lihtsamal kujul on see vertikaalne varras, mis heidab varju horisontaaltasapinnale. Gnomoni pikkuse teadmine L ja pikkuse mõõtmine I selle poolt heidetud vari, leiad nurga kõrguse h Päike horisondi kohal tänapäevase valemi järgi:
Vanad inimesed kasutasid gnomoone, et mõõta Päikese keskpäeva kõrgust erinevatel aastapäevadel ja mis kõige tähtsam - pööripäevadel, mil see kõrgus saavutab äärmuslikud väärtused. Olgu Päikese keskpäevane kõrgus suvise pööripäeva päeval N, ja talvisel pööripäeval h. Siis nurk? taevaekvaatori ja ekliptika vahel on võrdne
ja taevaekvaatori tasandi kalle horisondi suhtes on võrdne 90°-?, kus? - vaatluskoha laiuskraad, arvutatuna valemiga
Keskpäevase varju pikkust tähelepanelikult jälgides saab seevastu üsna täpselt märgata, millal see kõige pikemaks või lühemaks muutub, ehk teisisõnu kirja panna pööripäevade päevad ja seega ka aasta pikkuse. Siit on lihtne arvutada pööripäevade kuupäevi.
Seega, vaatamata oma lihtsusele, võimaldab gnomon mõõta astronoomias väga olulisi suurusi. Need mõõtmised on seda täpsemad, mida suurem on gnomon ja sellest tulenevalt, mida pikem (muude tingimustega võrdsetel juhtudel) on selle vari. Kuna gnomoni heidetud varju ots ei ole teravalt piiritletud (penumbra tõttu), oli mõnel iidsel gnomonil vertikaalne plaat, mille peal oli väike ümmargune auk. Seda auku läbivad päikesekiired tekitasid horisontaaltasapinnal selge päikesesähvatuse, millest mõõdeti kaugust gnomoni aluseni.
Tuhat aastat enne meie ajastut ehitati Egiptuses gnomon 117 Rooma jala kõrguse obeliski kujul. Keiser Augustuse valitsusajal transporditi gnomon Rooma, paigaldati Campus Martiusele ja tema abiga määrati keskpäeva hetk. Pekingi observatooriumis 13. sajandil pKr. e. paigaldati gnomon kõrgusega 13 m, ja kuulus usbeki astronoom Ulugbek (XV sajand) kasutas mõningatel andmetel 55 meetri kõrgust gnomoni m. Kõrgeim gnomoon töötas 15. sajandil Firenze katedraali kuplil. Koos katedraalihoonega ulatus selle kõrgus 90-ni m.
Astronoomiline kepp kuulub ka vanimate goniomeetriliste instrumentide hulka (joon. 2).
Mööda diplomeeritud valitsejat AB liigutatav hammas liikus CD, mille otstes mõnikord tugevdati väikseid vardaid - sihikud. Mõnel juhul oli auguga sihik ka joonlaua teises otsas AB, millele vaatleja silma pani (punkt A). Liikuva varda asendi järgi vaatleja silma suhtes võis hinnata tähe kõrgust horisondi kohal või kahe tähe suundade vahelist nurka.
Vana-Kreeka astronoomid kasutasid nn triquetra, mis koosneb kolmest omavahel ühendatud joonlauast (joon. 2). Vertikaalsele fikseeritud joonlauale AB joonlauad on kinnitatud hingede külge Päike Ja AC. Esimene neist on varustatud kahe sihiku või dioptriga. m Ja P. Vaatleja juhib valitsejat Päike tähel nii, et täht oleks üheaegselt nähtav läbi mõlema dioptri. Seejärel hoidke joonlauda käes Päike selles asendis rakendatakse sellele joonlauda AC nii et vahemaad VA Ja Päike olid omavahel võrdsed. Seda oli lihtne teha, kuna kõigil kolmel triquetra moodustanud joonlaual olid sama skaala jaotused. Mõõtes selle skaala abil akordi pikkust AC, seejärel kasutas vaatleja nurga leidmiseks spetsiaalseid tabeleid ABC, ehk tähe seniidikaugus.
Nii astronoomiline staap kui ka triquetra ei suutnud tagada kõrget mõõtmistäpsust ja seetõttu eelistati neid sageli kvadrandid- goniomeetrilised instrumendid, mis saavutasid keskaja lõpuks kõrge täiuslikkuse. Lihtsaimas variandis (joonis 3) on kvadrandiks neljandiku gradueeritud ringi kujuline tasane tahvel. Sellest ringist tsentri lähedal pöörleb liigutatav kahe dioptriga joonlaud (mõnikord asendati joonlaud toruga). Kui kvadrandtasand on vertikaalne, siis on lihtne mõõta tähe kõrgust horisondi kohal valgustile suunatud toru või sihiku joonlaua asukoha järgi. Juhtudel, kui veerand ringi asemel kasutati kuuendikku ringist, kutsuti pilli sekstant, ja kui kaheksas osa - oktantne. Nagu muudelgi juhtudel, mida suurem oli kvadrant või sekstant, mida täpsemini kalibreeriti ja paigaldati vertikaaltasapinnale, seda täpsemaid mõõtmisi sai sellega teha. Stabiilsuse ja tugevuse tagamiseks tugevdati vertikaalseintel suured kvadrandid. Selliseid seinakvadrante peeti 18. sajandil parimateks goniomeetri tööriistadeks.
Sama tüüpi instrument, mida kvadrand sisaldab astrolaab või astronoomiline ring (joon. 4). Kraadideks jagatud metallist ring on rõnga abil mõne toe küljes riputatud A. Astrolaabe keskel on alidaad – kahe dioptriga pöörlev joonlaud. Valgusti poole suunatud alidaadi asendi põhjal on selle nurgakõrgus kergesti arvutatav.
Tihti pidid muistsed astronoomid mõõtma mitte valgustite kõrgusi, vaid kahe valgusti, näiteks planeedi ja ühe tähe suundade vahelisi nurki. Selleks oli universaalne kvadrant väga mugav (joon. 5a). See instrument oli varustatud kahe toruga - dioptritega, millest üks ( AC) oli kindlalt kinnitatud kvadrandkaare külge ja teine (Päike) tiirles ümber selle keskpunkti. Universaalse kvadrandi põhiomaduseks on selle statiiv, millega sai kvadrandi igasse asendisse fikseerida. Tähe ja planeedi nurkkauguse mõõtmisel oli fikseeritud diopter suunatud tähe poole ja liikuv diopter planeedi poole. Kvadrandi skaala näit andis soovitud nurga.
Laialt levinud iidses astronoomias armilaarsed sfäärid, või armillas (joonis 56). Sisuliselt olid need taevasfääri mudelid koos selle kõige olulisemate punktide ja ringidega – maailma poolused ja telg, meridiaan, horisont, taevaekvaator ja ekliptika. Armillasid täiendati sageli väikeste ringidega – taevalikud paralleelid ja muud detailid. Peaaegu kõik ringid olid gradueeritud ja kera ise võis pöörlema ümber maailma telje. Paljudel juhtudel muudeti ka meridiaan liikuvaks – maailma telje kallet sai muuta vastavalt koha geograafilisele laiuskraadile.
Kõigist iidsetest astronoomiainstrumentidest osutusid armillad kõige vastupidavamaks. Neid taevasfääri mudeleid saab endiselt osta visuaalsete abivahendite poodidest ning neid kasutatakse astronoomiatundides erinevate probleemide lahendamiseks. Väikesi armillasid kasutasid ka iidsed astronoomid. Mis puudutab suuri armillae, siis need olid kohandatud nurkade mõõtmiseks taevas.
Armilla oli ennekõike jäigalt orienteeritud nii, et tema horisont asus horisontaaltasandil ja meridiaan taevameridiaani tasapinnal. Armillaarsfääri vaatlemisel oli vaatleja silm joondatud selle keskpunktiga. Maailma teljel tugevdati liigutatavat dioptritega deklinatsiooniringi ja nendel hetkedel, kui läbi nende dioptrite oli näha tähte, loendati ringide armilla jaotustest tähe koordinaate - selle tunninurka ja deklinatsiooni. Mõne lisaseadmega sai armillasid kasutades otse mõõta tähtede õigeid tõuse.
Igal kaasaegsel vaatluskeskusel on täpne kell. Muistsetes tähetornides olid kellad, kuid need erinesid tänapäevastest oluliselt nii tööpõhimõttelt kui ka täpsuselt. Kelladest vanim on päikesekell. Neid kasutati palju sajandeid eKr.
Kõige lihtsamad päikesekellad on ekvatoriaalsed (joonis 6, A). Need koosnevad vardast, mis on suunatud Põhjatähele (täpsemalt põhjataevapoolusele) ja sellega risti olevast sihverplaadist, mis on jagatud tundideks ja minutiteks. Varda vari toimib noolena ja sihverplaadi skaala on ühtlane, see tähendab, et kõik tunnid (ja muidugi minutid) on üksteisega võrdsed. Ekvatoriaalsetel päikesekelladel on märkimisväärne puudus – need näitavad aega ainult 21. märtsist 23. septembrini ehk siis, kui Päike on taevaekvaatori kohal. Muidugi võite teha kahepoolse sihverplaadi ja tugevdada veel üht alumist varda, kuid tõenäoliselt ei muuda see ekvaatori kella mugavamaks.
Levinud on horisontaalsed päikesekellad (joon. 6, 6). Varda rolli täidab neis tavaliselt kolmnurkne plaat, mille ülemine külg on suunatud põhjataevapooluse poole. Selle plaadi vari langeb horisontaalsele sihverplaadile, mille seekordsed tunnijaotused ei ole omavahel võrdsed (võrdsed on vaid paaristunnid, mis on keskpäevajoone suhtes sümmeetrilised). Iga laiuskraadi puhul on selliste kellade sihverplaadi digiteerimine erinev. Mõnikord kasutati horisontaalse asemel vertikaalset sihverplaati (seina päikesekella) või spetsiaalse keeruka kujuga sihverplaate.
Suurim päikesekell ehitati 18. sajandi alguses Delhis. Kolmnurkse seina vari, mille tipu kõrgus on 18 m, langeb digiteeritud marmorkaaredele raadiusega umbes 6 m. See kell töötab endiselt korralikult ja näitab aega ühe minuti täpsusega.
Kõikidel päikesekelladel on väga suur puudus – pilvise ilmaga ja öösel need ei tööta. Seetõttu kasutasid iidsed astronoomid koos päikesekelladega ka liiva- ja veekellasid ehk klepsydrasid. Mõlemas mõõdetakse aega sisuliselt liiva või vee ühtlase liikumisega. Väikesi liivakellasid leidub tänapäevalgi, kuid klepsydrad langesid 17. sajandil pärast ülitäpse mehaanilise pendelkella leiutamist järk-järgult kasutusest välja.
Millised nägid välja iidsed observatooriumid?
| <<< Назад
|
Edasi >>> |
Astrolab.
I. Newtoni peegelteleskoop (reflektor).
I. Kepleri teleskoop.
J. Heveliuse hiigelteleskoop.
Kvadrant taevakehade kõrguste määramiseks.
W. Herscheli 40 jala peegeldusteleskoop.
Krimmi astrofüüsikalise observatooriumi peegeldusteleskoop peegli läbimõõduga 2,6 m.
Kogu astronoomia ajalugu on seotud uute instrumentide loomisega, mis võimaldavad suurendada vaatluste täpsust ja võimet uurida taevakehi palja silmaga kättesaamatus elektromagnetkiirguse vahemikes (vt. Taevakehade elektromagnetkiirgus). .
Goniomeetri instrumendid ilmusid iidsetel aegadel esimestena. Neist vanim on gnomon, vertikaalne varras, mis heidab päikesevarju horisontaaltasapinnale. Teades gnomoni ja varju pikkust, saate määrata Päikese kõrguse horisondi kohal.
Kvadrandid kuuluvad ka iidsete goniomeetriliste instrumentide hulka. Lihtsamal kujul on kvadrant tasapinnaline veerandringi kujuline tahvel, mis on jagatud kraadideks. Kahe dioptriga liigutatav joonlaud pöörleb ümber selle keskpunkti.
Armillaarsfäärid – taevasfääri mudelid koos selle olulisemate punktide ja ringidega: maailma poolused ja telg, meridiaan, horisont, taevaekvaator ja ekliptika – olid antiikastronoomias laialdaselt kasutusel. 16. sajandi lõpus. Parimad astronoomilised instrumendid täpsuse ja elegantsi poolest valmistas Taani astronoom T. Brahe. Tema armillaarsfäärid olid kohandatud nii valgustite horisontaalsete kui ka ekvatoriaalsete koordinaatide mõõtmiseks.
Radikaalne revolutsioon astronoomiliste vaatluste meetodites toimus 1609. aastal, kui itaalia teadlane G. Galileo vaatas taeva teleskoobi abil ja tegi esimesed teleskoopvaatlused. Läätseobjektiividega murduvate teleskoopide konstruktsioonide täiustamisel kuulub suur teene I. Keplerile.
Esimesed teleskoobid olid endiselt äärmiselt ebatäiuslikud, tekitasid vikerkaarega värvitud kujutise.
Puudujääkidest üritati vabaneda teleskoopide pikkuse suurendamisega. Kõige tõhusamaks ja mugavamaks osutusid aga akromaatilised murduvad teleskoobid, mida hakkas tootma 1758. aastal Inglismaal D. Dollond.
Fotovaatlusteks kasutatakse astrograafe.
Astrofüüsikaliste uuringute jaoks on vaja spetsiaalsete seadmetega teleskoope, mis on mõeldud spektraalseteks (objektiivprisma, astrospektrograaf), fotomeetrilisteks (astrofotomeeter), polarimeetrilisteks ja muudeks vaatlusteks.
Loodud on instrumendid, mis võimaldavad vaadelda taevakehasid elektromagnetilise kiirguse erinevates vahemikes, sealhulgas nähtamatus piirkonnas. Need on raadioteleskoobid ja raadiointerferomeetrid, samuti instrumendid, mida kasutatakse röntgenastronoomias, gammakiirguse astronoomias ja infrapunaastronoomias.
Mõnede astronoomiliste objektide vaatlemiseks on välja töötatud spetsiaalsed instrumentide konstruktsioonid. Need on päikeseteleskoop, koronagraaf (päikese koroona vaatlemiseks), komeedileidja, meteooripatrull, satelliitfotokaamera (satelliitide fotograafiliseks vaatluseks) ja paljud teised.
Vaatlusteks vajalik oluline instrument on astronoomiline kell.
Astronoomiliste vaatluste tulemuste töötlemiseks kasutatakse superarvuteid.
Raadioastronoomia, mis sai alguse 30ndate alguses, on oluliselt rikastanud meie arusaama universumist. meie sajandist. 1943. aastal põhjendasid Nõukogude teadlased L. I. Mandelstam ja N. D. Papaleksi Kuu radari tuvastamise võimalust. Inimese saadetud raadiolained jõudsid Kuule ja sealt peegeldudes pöördusid tagasi Maale. 50ndad XX sajand - raadioastronoomia ebatavaliselt kiire arengu periood. Igal aastal tõid raadiolained kosmosest uut hämmastavat teavet taevakehade olemuse kohta.
Tänapäeval kasutatakse raadioastronoomias kõige tundlikumaid vastuvõtuseadmeid ja suurimaid antenne. Raadioteleskoobid on tunginud kosmosesügavustesse, kuhu tavapärastele optilistele teleskoopidele veel ligi ei pääse. Inimese ees avanes raadiokosmos – pilt Universumist raadiolainetes.
Astronoomiliste vaatluskeskustesse paigaldatakse astronoomilised vaatlusriistad. Tähetornide rajamiseks valitakse hea astronoomilise kliimaga paigad, kus selge taevaga ööde arv on piisavalt suur ning kus atmosfääritingimused on soodsad heade taevakehade kujutiste saamiseks teleskoobides.
Maa atmosfäär segab oluliselt astronoomilisi vaatlusi. Õhumasside pidev liikumine hägustab ja rikub taevakehade kujutist, mistõttu on maapealsetes tingimustes vaja kasutada piiratud suurendusega (tavaliselt mitte rohkem kui mitusada korda) teleskoope. Ultraviolettkiirguse ja enamiku infrapunakiirguse lainepikkuste neeldumise tõttu Maa atmosfääris kaob tohutul hulgal teavet nende kiirguse allikateks olevate objektide kohta.
Mägedes on õhk puhtam, rahulikum ja seetõttu on seal soodsamad tingimused Universumi uurimiseks. Sel põhjusel alates 19. sajandi lõpust. kõik suured astronoomilised observatooriumid ehitati mäetippudele või kõrgetele platoodele. 1870. aastal kasutas Prantsuse maadeavastaja P. Jansen Päikese vaatlemiseks õhupalli. Selliseid vaatlusi tehakse meie ajal. 1946. aastal paigaldas rühm Ameerika teadlasi raketile spektrograafi ja saatis selle umbes 200 km kõrgusele atmosfääri ülakihtidesse. Transatmosfääriliste vaatluste järgmine etapp oli orbitaalsete astronoomiliste vaatluskeskuste (OAO) loomine Maa tehissatelliitidel. Eelkõige olid sellised vaatluskeskused Nõukogude Salyuti orbitaaljaamad. Hubble'i kosmoseteleskoop töötab praegu edukalt.
Erinevat tüüpi ja otstarbega orbitaalsed astronoomilised vaatluskeskused on tänapäevase kosmoseuuringute praktikas kindlalt juurdunud.
