Квадранты и октанты
Успехи мореплавания и эпоха великих географических открытий потребовали нового развития астрономии, так как положение корабля можно было определить только астрономическими средствами. Поэтому особенно популярными стали такие угломерные инструменты, как квадранты и секстанты.
Историческая гравюра Иоганна Гевелия с его квадрантом
Квадрантом называют устройство, которое служит для измерения углов, со шкалой, рассчитанной на 90°.
Квадрант обладал тем преимуществом перед астролябией, что его можно было изготовить значительно больших размеров. Чем крупнее инструмент, чем точнее была его градуировка, тем более точные измерения можно с ним выполнить.
Квадрант, созданный Тихо Браге. Гравюра из книги "Механика обновленной астрономии", изданной в 1598 году.
Благодаря точности этих инструментов были созданы самые подробные астрономические таблицы. В период до изобретения телескопа лучшим астрономом-наблюдателем считали Тихо Браге. В знаменитом стенном квадранте Тихо Браге стена была вырезана по дуге круга, на ребре нанесены деления, по ним перемещалась диоптра, а другая диоптра приходилась в центре круговой дуги. В 16 веке в Европе на острове Вен Тихо Браге создал две обсерватории-? Ураниборг? (? Небесный замок?) и? Стьернеборг? (? Звездный замок?). Эти обсерватории в дотелескопическую эпоху были самыми выдающимися астрономическими обсерваториями. Квадранты и секстанты Ураниборга позволяли выполнять измерения с точностью до угловой минуты: очень большая точность для того времени. Наблюдения, проведенные Тихо Браге, позволили Кеплеру создать законы движения планет. "Большой стенной квадрант» Тихо Браге был не только революционным для того времени прибором, но и настоящим произведением искусства.
Секстант – что означает шестой: получил свое название от того, что снабжен шестой частью круга. Принцип его действия был изобретён и описан Исаакам Ньютоном в 1699 году. Эти инструменты дают точность удовлетворительную для мореходной астрономии. Преимущество этих угломерных инструментов в том, что они могут измерять углы, в любой плоскости и между звездами, между звездой и планетой или Луной – так называемые лунные расстояния. Так как область применения секстанта значительно шире, чем просто определение географических координат, то он очень быстро вытеснил астролябию с пьедестала главного навигационного инструмента.
Секстант обсерватории Улугбека
Во время правления Улугбека – внука Тамерлана, Самарканд превратился в один из восточных центров науки. Под руководством Улугбека была создана уникальная обсерватория. Это была цилиндрическая башня, в которой помещался грандиозный угломерный инструмент – секстант с радиусом 40 м и дугой 60° с квадрантом. С помощью этих инструментов проводились измерения звёздного неба. Инструмент обладал рекордной для того времени точностью – до одной минуты дуги. Там были также солнечные часы.
Морской секстант
Кроме секстантов у мореплавателей был в ходу и такой прибор, как морской мореходной октант, в качестве измерительной шкалы в нем установлена шкала, которая охватывает всего 45 градусов (1/8 часть окружности). Но этого было достаточно, чтобы вести наблюдение за звездами и определять свое местоположение в пространстве. Использование шкалы нониуса позволяет выполнять более точные расчеты.
В XVII в. кроме квадрантов использовался и такой инструмент как меридианный круг. Меридианный круг – астрометрический прибор для измерения экваториальных координат светил: прямого восхождения и склонения. Меридианный круг по своей конструкции аналогичен пассажному инструменту [2], но в отличие от него был дополнительно снабжен разделенным кругом для точных измерений углов в плоскости меридиана. В прошлом этот инструмент являлся наиболее распространенным на астрометрических обсерваториях мира.
Морской секстант Меридианный круг (телескоп для точного определения координат небесных светил).
Т.Л. Эртель, Германия, 1828 г.
Точность измерения на меридианном круге – около 0,2". Меридианные круги использовались также для определения времени. Меридианный круг изобретён в конце 17 века О. Рёмером. Теория руга. разработана Т. Майером (18 в.) и Ф. Бесселем (19 в.). Преимущества Меридианного круга по сравнению с другими астрономическими инструментами обусловили его широкое распространение в 19 в.
В 20 в. этот астрономический инструмент является основным инструментом для точного определения экваториальных координат небесных светил. Современный Меридианный круг имеет астрономическую зрительную трубу. Для регистрации моментов прохождения через меридиан небесных светил, необходимых при определении прямых восхождений, окулярная часть трубы круга снабжается регистрирующим микрометром.
Меридианный круг помещается в специальном павильоне, обе половины которого, раздвигаясь, образуют широкую щель вдоль меридиана для наблюдений. К установке круга предъявляются требования максимальной устойчивости и минимального воздействия температурных изменений.