Абстрактна астролабия
Астролабия(на гръцки ἁστρολάβονastrolabon, „вземане на звезди“) [1] е един от най-старите астрономически инструменти. Въз основа на принципа на стереографската проекция.
Астролабията вероятно се появява за първи път в древна Гърция. Принципът на стереографската проекция, превеждащ кръгове върху сфера в кръгове върху равнина, е открит през 3-ти век. пр.н.е д. Аполоний от Перга. Витрувий, в своето есе Десет книги за архитектурата, описвайки астрономически инструмент, наречен "паяк", съобщава, че е "изобретен от астронома Евдокс, докато други казват, че Аполоний". Един от компонентите на този инструмент беше барабан, на който, според Витрувий, "небето със зодиакалния кръг е нарисувано".
Стереографската проекция е описана през 2 век от н.е. д. Клавдий Птолемей в своя Планисфериум. Самият Птолемей обаче нарича друг инструмент, армиларната сфера, „астролабон“. Окончателната форма на астролабията е разработена през 4 век пр.н.е. н. д. Теон от Александрия, който нарича това устройство "малък астролабон". Първите трактати за астролабията, които са достигнали до нас, принадлежат на александрийския философ и математик от 6 век сл. Хр. д. Йоан Филопон, както и сирийският учен и християнски епископ Север Себохт, живял през 7 век сл. Хр. д.
От 12-ти век астролабите стават известни в Западна Европа, където първо използват арабски инструменти, а по-късно започват да правят свои собствени по арабски модели. През 16 век те започват да се правят по собствени изчисления, за да се използват в европейските ширини.
Астролабията достига своя връх на популярност в Европа през Ренесанса, през 15-16 век; наред с армиларната сфера, тя е един от основните инструменти за астрономическо образование. Знанията по астрономия се считат за основа на образованието иумението да се използва астролабия е било въпрос на престиж и признак на подходящо образование. Европейските майстори, както и техните арабски предшественици, обръщат голямо внимание на декорацията, така че астролабите стават моден и колекционерски артикул в кралските дворове.
Един от най-добрите майстори на инструменти на 16 век е фламандският майстор Гуалтерус Арсений. Неговите астролабии се отличаваха с точност и елегантност на формата, така че различни знатни личности поръчаха да бъдат направени от него. Една от тях, направена от Арсений през 1568 г. и някога собственост на австрийския командир Албрехт фон Валенщайн, сега се съхранява в музея на Ломоносов.
Съвременният наследник на астролабията е планисферата, подвижна карта на звездното небе, използвана за образователни цели.
2. Устройството на астролабията
Основата на класическата астролабия е "плочата" или "майката" - кръгло парче с висока страна и пръстен за окачване за прецизно нивелиране на уреда спрямо хоризонта. Външният край на плочата има скала, цифровизирана в градуси и часове.
В тази „плоча“ е затворен „тимпан“ - кръгъл плосък диск, върху чиято повърхност в стереографска проекция са нанесени точки и линии на небесната сфера, които се запазват при ежедневното й въртене: това е полюсът на света, разположен в центъра на тимпана, и кръговете на небесния екватор, северният тропик и концентричният с него южен тропик (които обикновено служеха за граница ари на тимпана); след това - права вертикална линия на небесния меридиан; накрая, хоризонтът, неговите паралели („алмукантараци“), зенитната точка и азимуталните кръгове, минаващи през нея. Положението на хоризонта и зенита ще бъде различно за различните географски ширини на мястото за наблюдение, така че трябва да се направят различни тимпани за наблюдения, направени на различни географски ширини.
Натимпанът е насложен от "паяк" - кръгла къдрава решетка, върху която в същата стереографска проекция местоположението на най-ярките звезди, разположени на север от южния тропик, е посочено с помощта на извити стрелки. Върху "паяка" е отбелязан и зодиакалния кръг със скала, показваща годишното движение на Слънцето по еклиптиката. Мащабът на някои астролаби дори отразява неравномерността на това годишно движение.
Удобството на използването на стереографската проекция в астролабията е, че в тази проекция всички кръгове на сферата се показват като кръгове или прави линии на равнината; но правите линии и кръговете са най-лесно конструирани и гравирани при производството на тимпан и паяк. Алмукантаратите образуват хиперболичен пакет от кръгове върху тимпана, азимуталните линии образуват елиптичен пакет от кръгове, свързани с него.
Всичко се закрепва с ос, минаваща през централните отвори на изброените части. На същата ос на гърба на плочата е прикрепена алидада - зрителна линия с диоптри. На задната страна има кръгла градусна скала, по която се правят показания от зрението. Може да има и различни номографски скали, като скала на тангенси („директна сянка“,umbra recta) и котангенси („обратна сянка“,umbra versa), скала за преизчисляване на равни часове, които възникват, когато денят е разделен на 24 части, в така наречените „неравни часове“, скала за определяне на кибла и др.
3. Приложение на астролабията
След измерване на височината на Слънцето или звезда с помощта на алидада, паякът се завърта така, че изображението на точката на еклиптиката, в която се намира Слънцето в даден момент от годината, или изображението на звезда, попада върху изображението на алмукантарата, съответстващо на тази височина. В този случай от предната страна на астролабията се получава стереографско изображение на небетомоментът на наблюдение, след което се определя азимутът на звездата и точното време, както и хороскопът (буквално „часов индикатор“) - степента на издигане на еклиптиката над хоризонта в момента на наблюдение.
Всички други многобройни методи за боравене с астролабията са извлечени от тази основна техника.
4. Други видове астролабии
Астролабия, подобна на совалка.Както пише ал-Бируни, устройството на тази астролабия, изобретена от ал-Сиджизи, идва "от убеждението на някои хора, че подреденото движение на Вселената принадлежи на Земята, а не на небесната сфера." На тимпана му са изобразени еклиптиката и звездите, а върху подвижната част - хоризонтът и алмукантарата.
Перфектна астролабия.В тази астролабия, изобретена от ал-Сагани, проекционният център не е северният небесен полюс, а произволна точка от небесната сфера. В този случай основните кръгове на сферата са изобразени на тимпана вече не като кръгове и прави линии, а като кръгове и конични сечения.
Универсална астролабия.Тази астролабия, изобретена от ал-Заркали, използва едно от равноденствията като център на проекцията. В този случай небесният екватор и еклиптиката са изобразени върху тимпана с прави линии. Тимпанът на този астролаб, за разлика от тези на обикновените астролабии, е подходящ за всяка географска ширина. Функциите на паяка на обикновен астролаб тук се изпълняват от линийка, въртяща се около центъра на тимпана и наречена „движещ се хоризонт“.
Сферична астролабия.Небесната сфера е представена в тази астролабия като сфера, а нейният паяк също е сферичен.
Астролабия за наблюдение.Тази астролабия е комбинация от армиларна сфера и правилна астролабия, вградена в меридианен пръстен.
Линеен астролаб.Този астролаб, изобретен отШараф ад-Дином ат-Туси, е пръчка с няколко люспи, с прикрепени към нея резби.
Морска астролабия.Изобретено от португалски занаятчии в началото на 15 век, това устройство е чисто инструмент за наблюдение и не е проектирано да извършва аналогови изчисления.
5. Литература
5.1. Трактати за астролабиите
- Йоан Филопон. Относно използването и разположението на астролабията и нещата, гравирани върху него. В: Гюнтер Р. Т.Астролабиите на света. Оксфорд, 1932 г., стр. 61-81.
- Северъс Себохт. Описание на астролабията. В: Гюнтер Р. Т.Астролабиите на света. Оксфорд, 1932 г., стр. 82–103.
- Джефри Чосър. Трактат за астролабията.Произведенията на Джефри Чосър. Бостън, 1957 г.
5.2. Проучване
- Розенфелд Б. А.Аполоний от Перга. М.: МЦНМО, 2004.
- Таги-Заде А.К., Вахабов С.А. Астролабиите на средновековния Изток.Исторически и астрономически изследвания, 12, 1975, с. 169-225.
- Морисън Дж. Е.Астролабията. Янус, 2007 г.
- Neugebauer O.Ранната история на астролабията. Изследвания на древната астрономия IX. Изида, том. 40, бр. 3 (август 1949), стр. 240-256
- Норт Дж. Д. Астролабията.Scientific American, 230:1, януари 1974 г., стр.96-106