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喜歡研究星座運勢的小夥(huo) 伴,一定聽說過星盤,也或多或少會(hui) 通過星盤來了解自己的愛情事業(ye) 運勢等等。
其實在天文學中,星盤是用來觀天測地的。今天我們(men) 就跟大家嘮一嘮這種儀(yi) 器。
早在古希臘時期,天文學家就發明了小型天文儀(yi) 器——星盤。
它一般為(wei) 金屬圓盤狀,可手持使用。其功能包括測量天體(ti) 的高度、識別恒星或行星、根據當地的時間確定其緯度、進行三角測量等。可以說星盤是一種應用範圍非常廣泛的儀(yi) 器,在古代天文測量中發揮著重要的作用。
需要說明的是,古代的星盤除了占星還可卜卦。
古希臘時期的星盤
目前已知第一個(ge) 對星盤進行了記錄的是公元4世紀亞(ya) 曆山大的學者席恩,他在《星盤論》一書(shu) 中做了較為(wei) 詳細的記載。
但是席恩並不是第一發明星盤的人,根據與(yu) 席恩同時代的西尼修斯記載,幾百年前的天文學家喜帕恰斯就使用過一種測量天體(ti) 的儀(yi) 器,這種儀(yi) 器隻有一個(ge) 圓盤和一個(ge) 窺管,應該就是星盤最初的樣子。
而托勒密也曾提到,他使用過一種與(yu) 喜帕恰斯類似的儀(yi) 器對天體(ti) 進行觀測。根據這些資料,目前認為(wei) 最早的星盤是在公元前2世紀由喜帕恰斯製作發明的。
介紹星盤的古書(shu) 圖片來源:wiki
星盤在阿拉伯世界的發展
星盤雖然起源於(yu) 古希臘,但在中世紀傳(chuan) 入阿拉伯世界後,得到了進一步的發展。八世紀的數學家穆罕穆德·法紮裏是阿拉伯世界第一個(ge) 製造星盤的人,很快,阿拉伯人便喜歡上了這種小巧而又輕便的儀(yi) 器。
由於(yu) 教義(yi) 的要求,阿拉伯人要按時進行朝拜儀(yi) 式,並對日月出沒時間精準把握,同時還要知道宗教聖地所在的方向,所以星盤的出現剛好滿足了他們(men) 的需求。為(wei) 了能夠獲得更好的使用效果,阿拉伯人對星盤進行了改造,增加了一些新的結構和功能。
其中,最主要的改動是引入了角度刻度尺,增加了表示地平方位的地平圈。這樣一來除了可以計算太陽和恒星升起的時間外,還可以確定朝拜的具體(ti) 時間和具體(ti) 方向,這個(ge) 功能對於(yu) 穆斯林來說非常重要。
1282年製造帶有阿拉伯文的星盤 圖源wiki
後來,星盤在阿拉伯世界又發展出了多種不同形式,比如9世紀末記載了一種球形星盤,這是一種星盤和渾天儀(yi) 的結合體(ti) ;12世紀,有人發明了一種線性星盤,外形是一根帶有刻度但沒有瞄準鏡的木棒,配有鉛垂線和指針;1235年,伊斯法罕的阿比·巴克爾又發明出了機械齒輪星盤。
阿拉伯人將星盤的樣式和功能幾乎發展到了極致。
星盤的結構
星盤的主體(ti) 是一個(ge) 圓盤,通常由黃銅製作而成,中間部分凹陷進去形成一個(ge) 腔體(ti) ,在圓盤周圈上標有刻度,表示地平圈,可以讀取方位和角度數值。
圓盤的背麵通常會(hui) 刻有各種應用所需的刻度,包括時間轉換曲線、將月份轉換為(wei) 黃道上太陽位置的日曆、三角刻度等。
拆解的星盤 圖片來源:wiki
在圓盤凹進去的部分,一般會(hui) 配有幾片有著不同刻度標尺的薄圓盤,上麵會(hui) 刻有表示黃道帶的圓圈、星座的名稱、最亮的一些恒星等等。這些薄圓盤根據不同的需求是可以更換的。
薄圓盤的外側(ce) 還有一個(ge) 鏤空的圓盤,上麵是天球的範圍和可見天空的範圍,一般也會(hui) 帶有刻度和裝飾圖形。
最外側(ce) 是一個(ge) 帶有刻度的尺子,也叫做照準儀(yi) ,其兩(liang) 端帶有小孔可窺視天體(ti) 進行高度和方位的測量。照準儀(yi) 可安裝在最外側(ce) ,也可以安裝在背麵。
這些零件通過中心的軸連接在一起,便形成了一個(ge) 完整的星盤。
拆解的星盤 圖片來源:wiki
星盤如何使用
星盤在使用時可根據不同需求安裝不同的薄圓盤,照準儀(yi) 也可以安裝在前麵或者後麵,然後轉動照準儀(yi) ,根據讀數得出想要的結果。下麵我們(men) 列舉(ju) 兩(liang) 個(ge) 實際應用的例子。
例1,測量某天體(ti) 的高度:將星盤豎立放置,觀看星盤上的水平和垂直刻度是否與(yu) 豎立狀態一致,然後通過照準儀(yi) 上的小孔找到被測量的天體(ti) ,使天體(ti) 通過照準儀(yi) 兩(liang) 端的小孔被看到,這時讀取照準儀(yi) 兩(liang) 端所指向的刻度值,就知道該天體(ti) 的高度了。
用星盤測量建築高度 圖源wiki
例2,確認太陽所在的黃道星座:從(cong) 太陽升起時,便通過照準儀(yi) 上的小孔觀測太陽的位置,通過連續的觀測得到太陽在天空運行的軌跡。然後轉動帶有黃道帶的薄圓盤,使上麵的刻線與(yu) 觀測的太陽軌跡重合,該刻線相對應的星座圖案就是太陽所位於(yu) 的黃道星座了。
以上隻是星盤應用中比較簡單的例子,通過一係列的觀測和計算,便可以獲得更多的信息。當然,這種觀測的精度是無法與(yu) 現代天文儀(yi) 器相比,但是在古代社會(hui) ,卻可以完全滿足當時人們(men) 的需要。
除了在天文領域的應用外,在宗教和日常應用中星盤也發揮了重要的作用。在六分儀(yi) 發明以前,星盤應該是古代使用範圍最廣的小型科學儀(yi) 器了。
跟天文相關(guan) 的儀(yi) 器還有很多,感興(xing) 趣的後續再跟大家解讀。
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審核專(zhuan) 家:魯暘筱懿,行星物理學博士
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