Астроля́бия ( др.-греч. ἀστρολάβος «берущий звезды») — один из старейших астрономических инструментов , служивший для измерения горизонтальных углов и определения широт и долгот небесных тел . Основан на принципе стереографической проекции .

История

Астролябия впервые появилась в Древней Греции . Принцип стереографической проекции , переводящей окружности на сфере в окружности на плоскости, открыл Аполлоний Пергский . Витрувий в своём сочинении «Десять книг об архитектуре», описывая астрономический инструмент, называемый «пауком», сообщает, что его «изобрёл астроном Евдокс, а иные говорят — Аполлоний». Одной из составных частей этого инструмента служил барабан, на котором, по словам Витрувия, «нарисовано небо с зодиакальным кругом».

Стереографическую проекцию описал во II веке н. э. Клавдий Птолемей в сочинении «Планисферий». Впрочем, «астролабоном» сам Птолемей называл другой инструмент — армиллярную сферу . Окончательный вид астролябии был разработан в IV в. н. э. Теоном Александрийским , который называл это устройство «малый астролабон». Первые дошедшие до нас трактаты об астролябии принадлежат философам и богословам Синезию (IV—V века н. э.), Иоанну Филопону (VI век н. э.), (VII век н. э.)

Учёные исламского Востока усовершенствовали астролябию и стали применять её не только для определения времени и продолжительности дня и ночи, но также для осуществления некоторых математических вычислений и для астрологических предсказаний. Известно немало сочинений средневековых исламских авторов о различных конструкциях и применении астролябии. Таковы книги ал-Хорезми , аль-Астурлаби , аз-Заркали , ас-Сиджизи , ал-Фаргани , ас-Суфи , ал-Бируни , Насир ад-Дина ат-Туси и др. В XVIII в. руководство по применению астролябии пишет Исмаил Эфенди .

С XII века астролябии становятся известны в Западной Европе , где вначале использовали арабские инструменты, а позднее стали изготавливать свои по арабским образцам. В XIV в. широкой популярностью пользовались трактаты по устройству астролябии, написанные знаменитым писателем Джеффри Чосером и византийским учёным Никифором Григорой .

Пика своей популярности в Европе астролябия достигла в эпоху Возрождения, в XV—XVI столетиях, она наряду с армиллярной сферой была одним из основных инструментальных средств астрономического образования. Знание астрономии считалось основой образования, а умение пользоваться астролябией было делом престижа и знаком соответствующей образованности. Европейские мастера, подобно своим предшественникам арабам, уделяли большое внимание художественному оформлению, так что астролябии стали предметом моды и коллекционирования при королевских дворах. В XVI веке их стали делать на основе собственных расчётов, чтобы применять в европейских широтах .

Одним из лучших инструментальщиков XVI века был фламандский мастер . Его астролябии отличались точностью и изяществом форм, поэтому разные знатные особы заказывали ему их изготовление. Одна из них, изготовленная Арсениусом в 1568 году и принадлежавшая в своё время австрийскому полководцу Альбрехту фон Валленштейну , хранится ныне в Музее М. В. Ломоносова .

Современным потомком астролябии является планисфера — подвижная карта звёздного неба, используемая в учебных целях.

Устройство астролябии

Основой классической астролябии служит «тарелка» — круглая деталь с высоким бортом и подвесным кольцом для точной нивелировки прибора относительно горизонта . Внешний лимб тарелки имеет шкалу, оцифрованную в градусах и в часах.

В эту «тарелку» вложен «тимпан» — круглый плоский диск. На его поверхности нанесены точки и линии небесной сферы в стереографической проекции. Данные линии и точки сохраняются при суточном вращении астролябии. Это полюс мира и концентрические с ним окружности, находящийся в центре тимпана. Небесные окружности представляют собой следующее: окружности небесного экватора , окружности северного тропика и южного тропика . Последний служил обычно границей тимпана. Затем следует прямая вертикальная линия небесного меридиана ; наконец — горизонт , его параллели (« альмукантараты »), точка зенита и азимутальные круги, проходящие через эту точку. Положение горизонта и зенита будет разным для разных широт места наблюдения, поэтому для наблюдений, производимых в разных широтах, должны быть изготовлены разные тимпаны.

На тимпан накладывается «паук» — круглая фигурная решётка, на которой в этой же стереографической проекции с помощью изогнутых стрелок указано расположение самых ярких звёзд, расположенных севернее южного тропика. На «пауке» обозначен также зодиакальный круг со шкалой, показывающей годовое движение Солнца по эклиптике . Шкала некоторых астролябий отражает даже неравномерность этого годового движения.

Удобство применения стереографической проекции в астролябии состоит в том, что в этой проекции все окружности на сфере отображаются в окружности или прямые на плоскости; но прямые и окружности проще всего строятся и гравируются при изготовлении тимпана и паука. Альмукантараты образуют на тимпане гиперболический пучок окружностей, азимутальные линии — сопряжённый с ним эллиптический пучок окружностей.

Всё скрепляется осью, проходящей через центральные отверстия перечисленных деталей. На этой же оси с тыльной стороны тарелки крепится алидада — визирная линейка с диоптрами. На тыльной стороне нанесена круговая градусная шкала, по которой производятся визирные отсчёты. Здесь также могут находиться разнообразные номографические шкалы , такие как шкала тангенсов («прямая тень», umbra recta ) и котангенсов («обратная тень», umbra versa ), шкала для пересчёта равных часов, возникающих при делении суток на 24 части, в так называемые «неравные часы», шкала для определения киблы и т. д.

Применение астролябии

Измерив высоту Солнца или звезды с помощью алидады, поворачивают паук так, чтобы изображение точки эклиптики, в которой Солнце находится в данный момент года, либо изображение звезды попало на изображение альмукантарата, соответствующего этой высоте. При этом на лицевой стороне астролябии получается стереографическое изображение неба в момент наблюдения, после чего определяется азимут светила и точное время, а также гороскоп (букв. «указатель часа») — градус эклиптики, восходящий над горизонтом в момент наблюдения.

Все остальные многочисленные приёмы обращения с астролябией являются производными от этого основного приёма.

Другие виды астролябий

Челнообразная астролябия. Как писал ал-Бируни , устройство этой астролябии, изобретённой ас-Сиджизи , происходит «из убеждения некоторых людей в том, что упорядоченное движение Вселенной принадлежит Земле, а не небесной сфере». На её тимпане изображаются эклиптика и звёзды, а на подвижной части — горизонт и альмукантараты.

Совершенная астролябия. В этой астролябии, изобретённой ас-Сагани , за центр проектирования принимается не северный полюс мира, а произвольная точка небесной сферы. В этом случае основные круги сферы изображаются на тимпане уже не кругами и прямыми линиями, но кругами и коническими сечениями.

Универсальная астролябия. В этой астролябии, изобретённой ал-Ходжанди , за центр проектирования взята одна из точек равноденствия. В этом случае небесный экватор и эклиптика изображаются на тимпане прямыми линиями. Тимпан этой астролябии, в отличие от тимпанов обычных астролябий, пригоден для любой широты. Функции паука обычной астролябии здесь выполняет линейка, вращающаяся вокруг центра тимпана и называемая «подвижным горизонтом».

Сферическая астролябия. Небесная сфера представлена в этой астролябии в виде сферы, и её паук также имеет сферическую форму.

Наблюдательная астролябия. Эта астролябия представляет собой комбинацию армиллярной сферы и обычной астролябии, встроенной в кольцо, изображающее меридиан.

Линейная астролябия. Эта астролябия, изобретённая Шараф ад-Дином ат-Туси , представляет собой стержень с несколькими шкалами, с прикреплёнными к нему визирными нитями.

Морская астролябия. Это устройство, изобретённое португальскими мастерами в начале XV века, представляет собой сугубо угломерный прибор, не предназначенный для произведения аналоговых вычислений. Это инструмент с единственной функцией — измерения высоты Солнца или звёзд над горизонтом. Мореплаватели определяли географическую широту , на которой находилось их судно, зная угловое расстояние Солнца от небесного экватора (то есть, — склонение Солнца на текущую дату). Использовалась в XV–XVIII веках.

См. также

• Армиллярная сфера
• Астрономические часы
• Небесная сфера
• Планетарий
• Планисфера
• Секстант

Примечания

Литература

Трактаты об астролябиях

• от 12 февраля 2013 на Wayback Machine
• от 20 июля 2010 на Wayback Machine In: Gunther R. T. Astrolabes of the World . Oxford, 1932, pp.61-81.
• от 21 октября 2018 на Wayback Machine In: Gunther R. T. Astrolabes of the World . Oxford, 1932, pp.82-103.
• от 3 апреля 2021 на Wayback Machine The Works of Geoffrey Chaucer . Boston, 1957.

Исследования

• Розенфельд Б. А. от 12 ноября 2015 на Wayback Machine . М.: МЦНМО, 2004.
• Таги-Заде А. К., Вахабов С. А. от 15 мая 2010 на Wayback Machine . Историко-астрономические исследования , 12, 1975, с. 169—225.
• Morrison J. E. The astrolabe . Janus, 2007.
• Neugebauer O. The Early History of the Astrolabe. Studies in Ancient Astronomy IX . Isis, Vol. 40, No. 3 (Aug., 1949), pp. 240—256
• North J. D. The Astrolabe. Scientific American , 230:1, January 1974, p.96-106

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• от 14 октября 2010 на Wayback Machine
• от 8 декабря 2010 на Wayback Machine
• от 8 декабря 2010 на Wayback Machine

Гипатия и астролябия (свидетельства)

• от 15 мая 2008 на Wayback Machine
• от 27 декабря 2010 на Wayback Machine
• от 14 февраля 2010 на Wayback Machine