moment obrotowy
Torquetum lub turquet to średniowieczny instrument astronomiczny przeznaczony do wykonywania i konwertowania pomiarów wykonanych w trzech zestawach współrzędnych: horyzontalnym, równikowym i ekliptycznym. Mówi się, że jest to połączenie Ptolemeusza i astrolabium płaskiego . W pewnym sensie torquetum jest komputerem analogowym .
Wynalazek
Pochodzenie momentu obrotowego jest niejasne.
Najwcześniejsze wzmianki o torquetum pojawiają się w pismach Bernarda z Verdun i Franco z Polski. Dzieło Franco z Polski zostało opublikowane w 1284 roku; jednak dzieło Bernarda z Verdun nie zawiera daty. Dlatego nie można wiedzieć, które dzieło zostało napisane jako pierwsze. Praca Franco była szerzej znana i przypisuje się jej rozpowszechnianie wiedzy na temat momentu obrotowego .
pierwszy torquetum został zbudowany przez Jabira ibn Aflaha (bardziej znanego jako Geber). Istnieją jednak sprzeczne dowody sugerujące, że Jabir po prostu zainspirował wynalezienie momentu obrotowego. Jednym z powodów jest to, że istnieje niewiele dowodów sugerujących, że został stworzony przez Jabira. Jednak równie prawdopodobne jest, że będzie to wynalazek Bernarda z Verdun, Franco z Polski lub Jabira ibn Aflaha.
Instrument powstał po raz pierwszy w XII lub XIII wieku. Jednak jedyne zachowane przykłady momentu obrotowego pochodzą z XVI wieku. W połowie XVI wieku torquetum przeszedł liczne zmiany konstrukcyjne w stosunku do pierwotnego projektu. Najważniejszą zmianę wprowadził lutnik, Erasmus Habermel. Jego zmiana pozwoliła astronomom na obserwacje we wszystkich trzech skalach.
Torquetum można zobaczyć na słynnym portrecie Ambasadorów (1533) autorstwa Hansa Holbeina Młodszego . Umieszcza się go po prawej stronie stołu, obok i powyżej łokcia ambasadora odzianego w długi brązowy płaszcz lub togę. Obraz przedstawia wiele szczegółów napisów na dysku i pół dysku, które składają się na górę tego szczególnego rodzaju momentu obrotowego.
Instrument z XIV wieku, rectangulus , został wynaleziony przez Ryszarda z Wallingford . Wykonało to to samo zadanie, co torquetum, ale zostało skalibrowane za pomocą skal liniowych, odczytywanych za pomocą linii pionowych. Uprościło to trygonometrię sferyczną , rozdzielając pomiary biegunowe bezpośrednio na ich składowe kartezjańskie.
Godne uwagi zastosowania historyczne
Zgodnie z koncepcją momentu obrotowego urządzenie zostało poddane wielu następującym zastosowaniom. Astronom Piotr z Limoges użył tego urządzenia do obserwacji komety Halleya na przełomie XIV i XIV wieku. Na początku XIII wieku Jan z Murs wspomina o torquetum jako jego obrona „wiarygodności astronomii obserwacyjnej”, wzmacniając w ten sposób jej praktyczność i żywotność w starożytnej astronomii. Ponadto Johannes Schoner zbudował model momentu obrotowego na własny użytek podczas obserwacji komety Halleya w XVI wieku.
Najlepiej udokumentowany opis momentu obrotowego sporządził Peter Apian w 1532 r. Peter Apian był niemieckim humanistą, specjalizującym się w astronomii, matematyce i kartografii. W swojej książce Astronomicum Caesareum (1540) Apian podaje opis momentu obrotowego pod koniec drugiej części. Wyjaśnia również, w jaki sposób urządzenie jest używane. Apian wyjaśnia, że moment obrotowy był używany do obserwacji astronomicznych i jak opis instrumentu był używany jako podstawa dla popularnych instrumentów astronomicznych. Zwraca również uwagę na proces produkcji instrumentu i wykorzystanie momentu obrotowego do pomiarów astronomicznych.
składniki
Tortum to złożony średniowieczny komputer analogowy, który mierzy trzy zestawy współrzędnych astronomicznych: horyzont, równik i ekliptykę. Jedną z definiujących cech momentu obrotowego jest jego zdolność do wzajemnej konwersji między tymi trzema zestawami wymiarów współrzędnych bez użycia obliczeń, a także do wykazania zależności między tymi samymi zestawami współrzędnych. Jest to jednak urządzenie, które wymaga dogłębnego zrozumienia komponentów i sposobu, w jaki współpracują ze sobą, aby dokonać względnych pomiarów położenia niektórych ciał niebieskich.
Anatomia momentu obrotowego obejmuje wiele różnych elementów, które można podzielić na podpodziały struktury momentu obrotowego, takie jak: podstawa, rama środkowa i rama górna. Podstawa zaczyna się od tabula orizontis, która jest najniższym prostokątnym elementem stykającym się z ziemią, a ten składnik reprezentuje horyzont Ziemi względem punktu pomiaru. Zawiasami do tabula orizontis jest podobnie ukształtowany komponent, tabula quinoctialis, który reprezentuje szerokość geograficzną Ziemi. Ten kawałek może obracać się do 90 stopni, pokrywając się z liniami równoleżnikowymi Ziemi od równika do biegunów. Ten kąt obrotu jest tworzony przez rysik, który jest mechanizmem ramienia, który przypina się do szczelinowych otworów, które są częścią tabula orizontis.
Rama środkowa momentu obrotowego składa się ze swobodnie obracającego się dysku (nienazwanego), który można zablokować na miejscu, oraz tabula orbis signorum, bezpośrednio przymocowanej do niego zawiasowo powyżej. Kąt między tymi dwoma elementami jest określony przez bazylikę, solidną podstawę, która służy do ustawienia kąta zanurzenia na 0 stopni (w przypadku usunięcia bazyliki) lub 23,5 stopnia, co odpowiada przesunięciu osi obrotu na Ziemi. To, czy bazylika zostanie uwzględniona, zależy od punktu pomiaru poniżej lub powyżej tropikalnych linii równoleżnikowych. Wpisany na tabula equinoctialis wzdłuż zewnętrznego obwodu dolnego dysku, chociaż oddzielony od niego, jest 24-godzinnym kołem, które służy do pomiaru kąta między linią podłużną zwróconą w stronę biegunów a linią do mierzonego obiektu.
Wreszcie, górna rama składa się z crista, semis i perpendiculum. Podstawa crista jest połączona z innym swobodnie obracającym się dyskiem bezpośrednio nad tabula orbis signorum.
Podobnie na zewnętrznej krawędzi tabula orbis signorum znajduje się kalendarz zodiakalny i skala stopni, z podzielonymi między sobą każdym z 12 znaków. Ta skala mierzy zodiakalny sektor nieba, na którym znajduje się mierzony obiekt. Sam crista jest okrągłym elementem odpowiadającym południkowi sfery niebieskiej, który ma cztery ćwiartki wpisane wzdłuż krawędzi, z których każda zaczyna się od 0 stopni wzdłuż poziomu i 90 stopni wzdłuż pionu. Sąsiednie i zablokowane za pomocą crista pod kątem 23,5 stopnia to półkole, które jest półkolem złożonym z dwóch ćwiartek zaczynających się od 0 stopni wzdłuż pionu (w stosunku do umieszczenia 23,5 stopnia) i 90 stopni w poziomie. Wreszcie, ostatnim głównym elementem jest prostopadłe, swobodnie wiszące wahadło, które mierzy kąt między promieniową linią Ziemi a mierzonym obiektem za pomocą półpółkołów.
Części i konfiguracje
Podstawa instrumentu reprezentuje horyzont i jest zbudowana na zawiasie, a część zwana rysikiem utrzymuje instrument na uzupełniającej się szerokości geograficznej widza. Reprezentuje to równik niebieski, a kąt zmienia się w zależności od tego, gdzie znajduje się widok na Ziemi. Kilka płyt i okręgów, które tworzą górną część instrumentu, przedstawia sferę niebieską. Części te są zbudowane na szczycie podstawy i nad bazyliką, która obraca się na szpilce, aby reprezentować oś Ziemi. Kalendarz zodiaku jest zapisany na tabula orbis signorum, jest to część mechanicznych aspektów instrumentu, która eliminuje żmudne obliczenia wymagane w poprzednich instrumentach.
Wszechstronność „momentu obrotowego” można zobaczyć w trzech możliwych konfiguracjach pomiaru. Pierwsza zastosowana metoda polega na ułożeniu instrumentów płasko na stole bez kątów w zestawie instrumentów. Ta konfiguracja podaje współrzędne ciał niebieskich w stosunku do horyzontu. Bazylika jest ustawiona tak, że znak 0 stopni jest skierowany na północ. Użytkownik może teraz mierzyć wysokość docelowego ciała niebieskiego, a także używać podstawy jako kompasu do przeglądania możliwych ścieżek, którymi podróżuje. Druga konfiguracja wykorzystuje rysik do podniesienia zestawu podstawowego na wspólnej szerokości geograficznej 90 stopni. Położenie ciał niebieskich można teraz mierzyć w godzinach, minutach i sekundach za pomocą zegara wpisanego na almuri. Pomaga to podać właściwe współrzędne wznoszenia i opadania ciał niebieskich podczas ich podróży w przestrzeni. Punkt zerowy dla współrzędnych wznoszenia i opadania ciał niebieskich podczas ich podróży w przestrzeni. Punkt zerowy dla wznoszenia jest ustawiony na równonoc wiosenną, podczas gdy pomiar końcowy (spadek) to równik, co oznacza, że biegun północny znajduje się pod kątem 90 stopni. Trzecia i najczęściej spotykana konfiguracja „momentu obrotowego” wykorzystuje wszystkie swoje atuty do wykonywania pomiarów. Górna część jest teraz ustawiona pod kątem równym nachyleniu ekliptyki, co pozwala instrumentowi na podanie współrzędnych ekliptyki. To mierzy ciała niebieskie teraz na niebieskich skalach szerokości i długości geograficznej, które pozwalają na większą precyzję i dokładność w dokonywaniu pomiarów. Te trzy różne konfiguracje pozwoliły na dodatkową wygodę w dokonywaniu odczytów i sprawiły, że niegdyś żmudne i skomplikowane pomiary stały się bardziej usprawnione i proste.
Dalsza lektura
Uwagi i odniesienia
- Ralf Kern: Wissenschaftliche Instrumente in ihrer Zeit. Vom 15. – 19. Jahrhundert. Verlag der Buchhandlung Walther König 2010, ISBN 978-3-86560-772-0
Linki zewnętrzne
- Instrukcja budowy Torquetum
- Wskaźnik gwiazdowy – do wyznaczania RA / DEC .
