星盘的工作原理

很久以前时钟还有日历，人类转向天空来测量时间，并在行星上确定自己的方位。古人观察地球、太阳和月亮运动的周期，并利用这些周期来确定日、月和年的长度。他们还饶有兴趣地观察着星星，把它们排列成图画——星座——以此给混乱的夜空带来秩序。

另一个组织惯例是“天球”，一个假想的围绕地球的球体。像传统的地球仪一样，天球有南北两极、赤道和类似经纬度的坐标。给一位观察员地球在地球表面，恒星以固定的光点的形式存在于球体内部。太阳、月亮和行星并不是固定在这个球体上的，而是沿着一条被称为“圆”的轨道运行的黄道．

现在假设你想把一个三维的天球投射到一个平面的二维表面上。这是像希帕尔库斯这样的学者面临的根本问题。希帕尔库斯于公元前180年出生在尼西亚旋进(地球绕地轴的摆动)以及一种描述恒星位置的独特方法。这位希腊天文学家能够通过想象一个垂直的线将每颗恒星与地球赤道平面上的一个点连接起来。这张保存了恒星之间角度关系的地图，可能是第一个例子极射赤面投影．

克劳迪斯·托勒密在准备他的巨著《大汇编》和其他书籍时，大量借鉴了希帕尔库斯的著作。在公元150年出版的《Planisphaerium》一书中，托勒密对在天球上投射点所需要的数学技巧进行了完整的描述，几乎可以肯定是基于希帕尔库斯的思想。这本书似乎是一本建造一个工作仪器的手册，但没有证据表明他真的建造了一个星盘。然而，他确实设计并建造了浑天仪它是星盘的前身

现代的、更容易使用的星盘的第一个权威描述来自于公元390年亚历山大的席恩，所以席恩实际上并没有建造星盘，但历史学家认为他确实提供了一个完整的蓝图。

当伊斯兰天文学家读到席恩关于星盘的论文时，他们立刻看到了这些论文的价值。他们开始制作和使用这些仪器，并编写自己的使用手册。第一个用阿拉伯语书写的星盘指南出现在8世纪。到了11世纪，这些装置开始出现在穆斯林的西班牙。在那里，星盘帮助天文学家——甚至像乔叟这样的天才诗人——为夜空带来了秩序和稳定。在整个中世纪，它们都是必不可少的工具，直到它们被更新、更专业的技术所取代，如望远镜、六分仪和摆钟。

如果你面前有一个古老的星盘，不管它起源于11世纪的伊斯兰教还是16世纪的欧洲，它的基本部件都是一样的。他们在这里，从乐器的底部工作到顶部:

的母亲(拉丁语中“母亲”的意思)用作星盘的底座。这种圆形盘子通常由黄铜制成，直径约6英寸(15厘米)，四分之一英寸厚。它的中心被掏空，这样一个或多个盘子可以放在上面，坐落在萧条中。边缘的板牙，称为肢体它有两个刻度——内刻度用于测量小时数，外刻度用于测量从0到360度的度数。一个带着戒指的宝座，位于正午标记之上，确定星盘的顶部并提供一个连接点。当他想要使用这个仪器时，一个天文学家会在环上系一根绳子，让仪器垂直垂下。

接下来是一系列的盘子，每个板块对应一个特定的纬度。这是必要的，因为位于赤道的观测者所看到的夜空与位于中纬度的观测者所看到的夜空是不同的。为了使星盘正常工作，它需要一个特定于给定纬度的底片。

每个盘子上都刻着两种圆圈。第一种是固定高度的圆圈，叫做地平纬圈，地平线是最重要的利器。第二个是另它与almucantars形成直角。最重要的方位角是子午线。

的网(听起来像“条约”)放在盘子上。现代网眼网通常是透明的塑料所以你可以透过它们看到下面的板块。在古代，为了达到同样的效果，星盘制造者切掉了大部分金属，留下了一个骨架状的环。网盘上标有一个数字星星还有几个重要的星座。当它围绕着一个中心针(北天极)旋转时，网盘显示出天球每天的运动。网的周长包括最外面的刻度，分为小时和最里面的刻度，以天为一年。

在一些星盘上，有一个像时钟一样的指针规则，有从-30度到+70度的赤纬，它位于一切之上。一个大头针穿过乐器的中心，把所有的部件固定在一起，但允许规则和网环在盘子上旋转。

的回来这个仪器的台子上装有各种有用的天平和台子。所有的星盘都包括用于测量角度和确定任何日期的太阳经度的刻度。许多人还用尺度来解决简单的三角问题。一个照准仪也安装在背部，允许用户测量天体的高度。

在10世纪，波斯天文学家(星盘崇拜者)Abd al-Rahman al-Sufi写了一本书，声称星盘有1000种用途。波斯人可能有点夸张，但在一个熟练的从业者手中，这个工具可以提供许多问题的答案。有了星盘，天文学家就可以计算天体的位置时间白天(或夜晚)，一年中的时间，任何物体的高度，纬度等等。

用星盘计算物体在地平线上的高度是最简单的方法之一。这个物体可以是任何东西——一棵树，一座山峰，一颗星星。要知道它的高度，请遵循以下步骤:

酷,不是吗?现在假设你想用星盘来确定太阳将会在某一天发生。你要做的是:

接下来是更有趣的动手操作。

你失去了你的智能手机？不用担心，只要拿出你的星盘找出白天或晚上的时间就行了。白天，你的计算是基于太阳．在晚上，你会利用一颗可见恒星的高度。作为一个例子，让我们来看看确定夜晚时间的步骤:

牛津科学史博物馆的网站提供了一个极好的例子互动演示用一个古代星盘的复制品来做最后的练习。当它逐步你通过过程，它也显示在仪器的各种刻度上的标记。

如果你是一个天文爱好者，你可能已经投资了一个好的望远镜。现在你可能想要在你的收藏中添加一个星盘。最简单的方法就是买一个现成的星盘。你可以在eBay上找到一些古董星盘，尽管任何20世纪以前的乐器都要花你一大笔钱。一个更好的选择是买一个复制品，这样你就不用花那么多钱，就能体验到真正的古代星盘了。许多网站提供各种各样的天球仪和航海星盘。

现代材料确实比黄铜和锡有一些优点。Janus是一家总部位于特拉华州的公司，旗下有几家流行的星盘资源。如果你真的想踢旧学校，你会想要建立自己的星盘从零开始。要获得完整的体验，首先阅读《星盘论》(A Treatise on the Astrolabe)，这是该仪器的第一本英文手册。詹姆斯·e·莫里森，两面神的主人和创造者个人星盘他把乔叟的作品从中世纪英语翻译成我们都能理解的更温和、更温和的语言在这里)．

当你阅读14世纪的论文时，最好的办法是先从已有的模板开始建造一个星盘。在《古代天文学的历史和实践》(牛津大学出版社，1998)一书中，作者詹姆斯·埃文斯提供了一套制作星盘的完整模式。你只需要把图案复印到纸上(或者是在一张透明的醋酸纸上)，把它们粘在卡片上，剪下零件，在中心打个洞，然后用螺栓和螺母把所有东西绑在一起。他专门提供了两个海拔板块——西雅图和洛杉矶——的模式，但你也可以在书中找到其他的。

另一个很好的资源是由夏威夷大学天文学研究所开发的动手操作的星盘活动。该网站包括程序为任何位置计算一套完整的星盘模板。一旦你指定了你的位置，程序就会生成文件，你可以保存到电脑或者打印出来。该网站还提供完整的汇编指令和一个底漆在建造完成后如何使用。

无论你走哪条路，从商店买的星盘还是自己动手，你都将拥有自己的世界上第一台模拟计算机。有了它，你会对夜空有更深入的了解，也会与古代天文学世界有更深的联系。