星盤古希臘語ἀστρολάβος astrolábos; 阿拉伯语:ٱلأَسْطُرلابal-Asṭurlāb; 波斯語ستاره‌یابSetāreyāb)是一種古老的天文儀器,可說是手持的宇宙模型。它的各種功能也使它成為一個精巧的測斜儀英语Inclinometer和一個能够解决天文學中幾種問題的類比計算裝置。在最簡單的形式中,它是一個金屬圓盤,帶有導線、切口和穿孔的圖案,允許使用者精確計算天體的位置。歷史上的天文學家使用它,無論在白天或夜晚,能够量測天體在地平線上的高度;它可以用於識別恆星或行星,確定給定當地時間的當地緯度(反之亦然),量測或進行三角測量。它在古典時代伊斯蘭黃金時代、歐洲中世紀地理大發現時代中,用於所有這些目的。

星盘
一个16世纪的简单星盘
Planispheric Astrolabe made of brass, cast, with fretwork rete and surface engraving
北非,西元9世紀,平面的星盤(等高儀)。哈利利系列英语Khalili Collections
2013年,在伊朗古都大不里士製作的現代星盤。

星盤的重要性不僅來自於天文學研究的早期發展[1],對於確定陸地或平靜海面上的緯度也很有效。然而,在波濤洶湧的海面上,船舶的甲板隨之升降時就不太可靠,為了解决這個問題,於是開發出了水手星盤英语Mariner's astrolabe

應用编辑

 
16世紀用星盤測量建築物高度的木刻。

一位10世紀的天文學家推斷,星盤的各種功能大約有1000種應用[3][需要較佳来源],範圍從占星術、天文學和宗教,到季節和日常計時和潮汐表。在星盤被大量使用的時代,占星術被廣泛認為與天文學一樣是一門嚴肅的科學,對兩者的研究是並行不悖,齊頭並進的。天文學的興趣在民間天文學(阿拉伯的前伊斯蘭傳統),和數學天文學之間有所不同,民間天文學與天文和季節性觀測有關,數學天文學則為知識實踐和基於天文觀測的精確計算提供資訊。關於星盤的宗教功能,伊斯蘭祈禱時間的要求是由天文數值確定,以確保每天的精確時間,穆斯林祈禱和朝拜必須朝向麥加的方向,也可以通過星盤這種裝置確定。除此之外,由星盤計算得出的陰曆對伊斯蘭教具有重要意義,因為它决定了重要宗教儀式的日期,如齋戒月

詞源编辑

牛津英語詞典》給出了英語單詞"astrolabe"翻譯自"star-taker",並通過中世紀拉丁語將其追溯到Greek字詞"ἀστρολάβος": astrolábos[4][5],來自astron "star"和λαμβάνειν : lambanein "to take"[6]

在中世紀伊斯蘭世界的阿拉伯語單詞al-Asturlāb(即星盤)被賦予了各種詞源。

在阿拉伯文中,這個詞被從希臘單詞直接翻譯成"星星塔"(阿拉伯语:آخِذُ ٱلنُّجُومْ‎,"star-taker")[7]

比魯尼引用並責備中世紀科學家哈姆扎伊斯法哈尼英语Hamza Al-Isfahani,他說[7]:"asturlab是這個波斯語短語的阿拉伯化"(sitara yab,意思是"星星的接受者"。)[8]。在伊斯蘭黃金時代的來源,還有一個民間詞源英语Folk etymology這個詞作為"lines of lab",其中"Lab" 指的是伊德里斯(以諾)的某個兒子。 10世紀的一位名叫阿裡·伊本·易卜拉欣·庫米英语Ali Ibn Ibrahim Qomi的科學家提到了這個詞源,但被花拉子米拒絕了[9]

历史编辑

 
中世纪在伊斯兰出现的球型星盘
 
一个1208年的波斯星盘

古代的星盘编辑

早期的星盤是佩爾加的阿波羅尼奧斯在西元前220年至150年之間在希臘化時代發明的,但一般都認為是喜帕恰斯發明的。星盤是平面球望筒的結合,實際上是一個類比計算機,能够解决天文學中的幾種不同問題。亞歷山大的席恩英语Theon of Alexandria(约 335–约 405)寫了一篇關於星盤的詳細論文,路易斯[10]認為托勒密使用星盤進行了占星四書中記錄的天文觀測。平面星盤的發明有時被錯誤地歸因於席恩的女兒希帕提亞(约350–370; died 415 AD)[11][12][13][14]。但事實上,在希帕提亞出生之前至少500年,星盤已經在使用了[12][13][14]。這個錯誤歸因來自於希帕提亞的學生辛奈西斯(约373 – 约414[12][13][14],其中提到希帕提亞教他如何建造平面星盤,但並沒有任何文字提到是她自己發明了它[12][13][14]

星盤在整個拜占庭時期提的希臘語世界中一直在使用。大約在西元550年,基督教哲學家約翰·費羅普勒斯用希臘語寫了一篇關於星盤的論文,這是現存最早的關於該儀器的論文[a]。美索不達米亞主教西弗勒斯·塞博赫特英语Severus Sebokht也在7世紀中葉用敘利亞語寫了一篇關於星盤的論文[b]塞博赫特在他的論文中提到星盤是由黃銅製成的,這表明金屬星盤在東正教的發展,早於伊斯蘭世界或拉丁西方發展之前就已經為人所知[15]

文藝復興時期最早涉及科學問題的論文多基於早期的古典作品,並且經常關注托勒密教義[來源請求]

中世紀時代编辑

星盤在中世紀伊斯蘭世界得到進一步發展,其中穆斯林天文學家在設計中引入了角度的尺度[16],在地平線上添加標示方位的圓[17]。它在整個穆斯林世界被廣泛使用,主要是作為一種導航和一種尋找朝拜,即麥加方向的管道。八世紀的數學家穆罕默德·法紮裏英语Muḥammad ibn Ibrāhīm al-Fazārī是伊斯蘭世界製作星盤的第一人[18]

數學背景是由穆斯林天文學家巴塔尼在其論文《Kitab az Zij》(約西元920年)中建立的,該論文由柏拉圖·提布提努斯英语Plato TiburtinusDe Motu Stellarum)翻譯成拉丁文。現存最早的星盤日期為伊斯蘭曆315(西元927-28年)。在伊斯蘭世界,星盤被用來確定日出和恆星升起的時間,以幫助安排晨禱(salat)。在10世紀,阿左飛首先描述了星盤的1,000多種不同用途,包括天文學占星術導航測量學、計時、祈禱、晨禱基卜拉等領域[19][20]

球面星盤是星盤和渾儀的變體,是由天文學家和伊斯蘭世界的發明家中世紀發明的[c]。 對球面星盤的描述,最早可以追溯到Al Nayrizi英语Al Nayrizi([floruit | fl.]892-902)。在12世紀,薩拉夫·丁·圖西英语Sharaf al-Dīn al-Tūsī發明了"線性星盤",有時被稱為"圖西尺規"。這是"一根簡單的木棒,有刻度標記,但沒有瞄準鏡。它配有鉛垂線和雙弦,用於進行角度量測,並帶有穿孔指針"[21]。齒輪機械星盤是由伊斯法罕的Abi Bakr於1235年發明的[22]

西歐第一個已知的金屬星盤是11世紀在葡萄牙用黃銅製成的德東布(英語:Destombes)星盤[23][24]。金屬星盤避免了大型木製星盤容易出現的翹曲,因此可以建造更大、更精確的儀器。但金屬星盤比同樣大小的木製星盤重,因此很難在航海中使用[25]

Reichenau Abbey英语Reichenau AbbeyHerman Contractus英语Herman Contractus研究了11世紀"量測天文學"中星盤的使用[26]馬里孔特的彼得英语Petrus Peregrinus de Maricourt在13世紀後半葉寫了一篇關於全球星盤的構造和使用的論文,題為"Nova compositio astrolabii Specialis"。可以在牛津科學史博物館英语History of Science Museum, Oxford找到全球星盤。[27]。伊斯蘭儀器歷史學家大衛·A·金(英語:David A.King)將阿勒坡的伊本·薩拉吉(英語:Ibn al-Sarraj,又名Ahmad bin Abi-Bakr;fl.1328)設計的全球星盤描述為"整個中世紀和文藝復興時期最複雜的天文儀器"[28]

英國作家傑弗里·喬叟(約1343-1400)主要基於馬沙拉英语Mashallah ibn Athariibn al-Saffar英语ibn al-Saffar的作品,為他的兒子編纂了《"星盤論英语A Treatise on the Astrolabe"》[29][30]。法國天文學家和占星家Pélerin de Prusse等人也翻譯同一來源的著作。關於星盤的第一本印刷書籍是普拉查提斯的克利斯蒂安英语Christian of Prachatice的《星盤的組成和使用》,也使用了馬沙拉的資料,但相對來說是原創的。

在1370年,印度第一篇關於星盤的論文是由耆那教天文學家Mahendra Suri英语Mahendra Suri撰寫的,標題為"Yantrarāja"[31]

水手們在出海時使用一種簡化的星盤,稱為"balesilha",以獲得準確的緯度讀數。"balesilha"是由亨利王子(1394-1460)在前往葡萄牙的途中推廣的[32]

幾乎可以肯定的是,奧里拉克的格伯特(Gerbert d'Aurillac)(後來的教宗思維二世)首先將星盤帶到比利牛斯山脈北部,在11世紀初的某個時候,它在法國蘭斯的學校被綜合到四藝[33]。 在15世紀,法國儀器製造商Jean Fusoris(約1365-1436年)也開始在他位於巴黎的商店裡重新製作和銷售星盤,以及可擕式日晷和其他當時流行的科學設備;他的星盤至今仍然留存了13個[34]。15世紀早期,歐洲工藝的另一個特殊例子是安東尼烏斯·德·帕森托設計的星盤,由多明尼克斯·德·蘭紮諾製造,日期為1420年[35]

在16世紀,Johannes Stöffler英语Johannes Stöffler出版了《"Declicatio fabricae ususque astrolabii"》,這是一本星盤構造和使用手册。由Georg Hartmann英语Georg Hartmann製作的四個相同的16世紀星盤,為分工批式生產提供了一些最早的證據。

中国的星盘编辑

用於中國的星盤,跟西方不一樣的地方是中國使用的是12個時辰,分別是子時、丑時、寅時、卯時、辰時、巳時、午時、未時、申時、酉時、戌時、亥時,依照上面的順序排版。�{來源請求}

星盤和時鐘编辑

機械天文鐘最初受到星盤的影響;它們在許多方面可以被視為發條式星盤,用於連續顯示太陽、恒星和行星的當前位置。例如,沃林福德的理查英语Richard of Wallingford的鐘(約1330年)基本上由一張固定在網後旋轉的星圖組成,類似於星盤[36]

許多天文鐘使用星盤式顯示,例如著名的布拉格天文鐘,採用黃道面的球極平面投影(見下文)。近年來,星盤手錶變得很流行。例如,1985年,瑞士鐘錶製造商Ludwig Oechslin英语Ludwig Oechslin結合雅典表合作設計製造了一款星盤手錶[37]。荷蘭手錶製造商Christaan van der Klauuw現在也生產星盤手錶[38]

構造编辑

星盤由一個稱為"母盤"(mater)的圓盤組成,其深度足以容納一個或多個稱為"子盤"或"克利莫英语Clime"的平板。一個子盤英语tympan是為一個特定的緯度製作的,上面刻著一個球極平面投影,表示天球在地平線上部分的方位角高度角。母盤金屬邊緣通常分為時間弧度,或兩者並存[39]

在母盤和子盤上方,是一個"網"的框架,承載著黃道平面的投影和幾個指針英语Pointer (rod),可以自由旋轉來指示最亮恆星的位置。這些指針取決於工匠的技能,通常只是簡單的點,但也可以是非常精細和藝術化。有一些星盤的例子,其中有球、星星、蛇、手、狗頭和樹葉等形狀的藝術指針[39]。標示的恆星名稱通常用阿拉伯語或拉丁語刻在指針上[40]。一些星盤有一個狹窄的"尺子"或"標籤",可以在網上旋轉,並且用赤緯的刻度來標記。

代表天空的網,起著星圖的作用。當它旋轉時,恆星和黃道在子盤上的座標投影上移動。一個完整的旋轉相當於一天的過去。因此,星盤是現代星座盤的前身。

在母體的背面,通常刻有許多刻度,這些刻度在星盤的各種應用中都很有用。但這些刻度會因為設計師不同而有很大的差異,可能包括時間轉換曲線、將一個月中的某一天轉換為太陽在黃道上位置的日曆、三角尺度以及圍繞後緣周圍360度的刻度。"照準儀英语alidade"則附在背面。當星盤垂直握持時,可以旋轉星盤,並以方位儀觀察太陽或恆星,以便可以從星盤的刻度邊緣讀取(“得到”)其高度(以度為單位);因此,這個詞的希臘語詞根:「astron」(ἄστρον)=star+“lab-”(λαβ-)=得到(to take)。

一些星盤的背面也出現一個可以產生陰影的正方形,這種星盤是穆斯林占星家在9世紀開發的,而古希臘傳統的設備背面只有高度的刻度[41]。這被用來轉換陰影長度和太陽的高度,其用途多種多樣,從可以量測到量測無法到達之處的高度[42]

星盤製造商通常會在設備的背面署名,並在星盤背面刻有銘文。如果有該物品的贊助人,則其名稱會出現在正面;或者在某些情况下,在位蘇丹或星盤師的姓名也會出現在此處[43]。星盤的製造日期經常也會被簽署,這使歷史學家能够確定這些裝置是世界上第二古老的科學儀器。 星盤上的銘文也讓歷史學家得出結論,天文學家傾向於自己製作星盤,但許多星盤也是按訂單製作的,並有庫存出售,這表明這些設備在當代有一定的市場[43]

星盤的一部分由一個圓盤、一個瞄準管、一個照準儀和裝有刻度尺的臂組成。圓形圓盤是星盤的主要部分,它主要用於查看天空中的物體。瞄準管放置在圓盤的頂部,用於觀察恆星或行星。照準儀有垂直和水平的十字準線,在稱為等高圈(almucantar)的方位環上繪製位置。一個稱為幅的臂從星盤的中心連接到光軸,光軸與另一個包含高度和距離測量值刻度的臂(也稱為幅)平行。

相關條目编辑

參考資料编辑

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外部連結编辑