Den nautiske astrolabe er et gammelt navigationsinstrument, der hovedsagelig bruges til at gøre status , det vil sige til at bestemme breddegraden.
Sandsynlig tilpasning af den planisfæriske astrolabe , det giver mulighed for udelukkende at måle stjernernes højder , især solens meridianhøjde, hvorfra vi ved en simpel beregning opnår et skibs øjeblikkelige breddegrad .
Udviklet af portugisiske sømænd i slutningen af XV th århundrede, den erstatter med fordel kvadrant navigation . Senere, mod midten af det XVII E århundrede, konkurrerede med distriktet Davis , en af forgængerne for sekstanten , vil den gradvist blive opgivet i sin fortjeneste.
Den nautiske astrolabe er sandsynligvis inspireret af den planisfæriske astrolabe, som den bevarer den generelle form, men da den bruges til at bestemme bredden, har den hverken trommehinder eller edderkopper. Den nautiske astrolabe består derfor kun af to hoveddele, den egentlige astrolabe og alidade, som skal udføre den eneste funktion ved at bruge instrumentet: måling af solens meridianhøjde, som på maritimt sprog kaldes "vejer solen".
Brugt i et fjendtligt miljø skulle instrumentet tilpasses de forskellige faktorer i dets miljø: saltluft, fartøjets bevægelser (rulle og stigning), vind. Disse forskellige begrænsninger har gradvist ændret instrumentets egenskaber. Her præsenteres de af en astrolabium-typen XVII th århundrede, sin storhedstid.
den alidade til pinnule s, er centreret på astrolabe. Det tillader solens mål, og dets skrå ender er designet til i bedste fald (i en halv grad) at læse den ønskede højde på instrumentets lemmer.
Solens mål er bestemt. Dens stråler brænder øjnene, dens observation er indirekte.
Pinnules er gennemboret med et øjenkop, et lille hul ved den koniske indgang, der ender med en diameter på størrelse med en fin nål. Under en observation projiceres billedet af Solen gennem hullet i pinna "i solen" i form af et lysende sted med lille diameter på plateauet for den nedre pinna, der er i skyggen. - bakkerne er store for hurtigt at fange spor af solen. Det er derefter tilbage for operatøren at rette indstillingerne på instrumentet for at bringe lyspunktet sammenfaldende med hullet i den nedre pinna, hvilket ikke var en meget let betjening.
For at optimere driften er alidade tung, oftest støbt, dens profil er skrå for bedre at trænge ind i vinden, pinnules bringes så tæt som muligt på omdrejningspunktet (til skade for målepræcisionen) for at undgå drejningsmomentet effekt på grund af vinden på niveauet med de store plader i pinnules.
Efter at have justeret alidaden på solen, er det fortsat at læse måleresultatet på astrolabien.
Det er oprindeligt en skive, som på den planisfæriske astrolabe, med en ophængning eller gribende ring, der giver instrumentet lodrethed under målingerne.
Tyngdepunktet sænkes til det maksimale ved at overføre den maksimale masse i den nedre centrale del. Udsparinger i den øverste del og undertiden også i den nedre del sænker tyngdepunktet lidt mere og reducerer vindens effekt på skiven.
Ved periferien finder vi limbus gradueret i grader, undertiden kun i dens øverste del, over horisonten tegnet der. Gradueringen, afhængigt af instrumentet, giver direkte højderne (fra horisonten) eller zenithafstande , komplement af højden (fra lodret). Nummereringen er 10 i 10. Opløsningen , hvorfra den minimale måleusikkerhed resulterer i betragtning af instrumentets dimensioner, kan ikke være mindre end en halv grad.
Dette er beslutningen ved at "veje solen".
Mod den store mast.
Almindelig knælende stilling
Selvom det ikke var beregnet til det, gjorde den nautiske astrolabe det muligt ved direkte syn at bestemme højden på polstjernen, når den var høj på himlen, hvilket ikke er tilfældet på den sydlige halvkugle, hvor den er usynlig. Målingen gav straks breddegraden. Dette under forudsætning af, at der foretages en korrektion på grund af det faktum, at polen ikke er nøjagtigt på polen (se nedenfor "The Pole Star Regiment").
Sigtet mod nordstjernen.
Det erkendes, at den nautiske astrolabe er en forenklet version af den planisfæriske astrolabe, tilpasset til havet; men blev den planisfæriske astrolabe brugt til søs før eller ved starten af dybhavsnavigation?
Teksterne om denne anvendelse findes næppe med undtagelse af to citater:
Disse sandsynligvis usædvanlige anvendelser af et prisinstrument kan have været mulige i et hav af olie, men det må have bruset ud i betragtning af havmiljøets generelt fjendtlige miljø. Det er med god grund, at den klassiske astrolabe undertiden er blevet kaldt "jorden astrolabe".
I begyndelsen af det XV th århundrede, på tidspunktet for Henrik Søfareren , den portugisiske, folk vendte sig til havet Atlanterhavet, vil vove sig ind åbent hav. De går på opdagelse den afrikanske kyst på karaveller , i første omgang op til i nærheden af den ækvator: Azorerne (1427), Kap Verde-halvøen (1444), Sierra Leone (1462).
En portugisisk karavel.
Kort af Pedro Reinel, 1504.
I deres ekspeditioner vil søfolkene øve en ny navigation , astronomisk navigation . For at gøre dette bestemmer de breddegraden for de besøgte steder ved hjælp af navigeringskvadranten , oftest ved at sigte på polestjernen, som direkte giver breddegraden (med visse forholdsregler - ). Dette gøres på skibe eller bedre på land for større nøjagtighed.
I tidligst 1471 krydses ækvator, og polstjernen forsvinder i horisonten. Det er derfor nødvendigt at implementere en anden metode til at bestemme breddegraden. Dette sker gennem måling af solens meridianhøjde. Allerede testet på navigationshjulet af Diogo Gomes ved Guineas kyst i 1460-1462; resultatet er skuffende, instrumentet er ikke egnet til at "veje solen" (omkring 5 ° forskel), og det er vanskeligt at bruge de eksisterende astronomiske tabeller til at udlede bredden. Han vil blive foretrukket frem for astrolabien, der vises i årene 1481, og hvis første omtale er af Christopher Columbus, der fortæller brugen af Bartolomeu Dias mod Kap det gode håb i 1488 (se nedenfor).
Den Almanak Perpetuum af ZacutoDet er i denne sammenhæng i årene 1470, at Abraham Zacuto vil udføre sit vigtigste arbejde Almanac perpetuum . Det er en bog, der indeholder forskellige astronomiske tabeller, udarbejdet til år 1473 og kan opdateres ved hjælp af rettelser. Princeps-udgaven offentliggøres først i 1496, men håndskrevne uddrag er sandsynligvis blevet brugt i hemmelighed siden 1470'erne. Der er tabeller over solens ekliptiske længde i årene 1473-1476 såvel som tabellerne over solnedbrydningen. Hvem som et resultat.
Disse tabeller, der stadig betragtes som for komplekse til brug af karavelpiloter , vil blive forenklet til det yderste i 1484. Under ledelse af Johannes II af Portugal mødtes matematikere og astronomer det år, inklusive José Vizinho (en) og Martin Behaim for at etablere en pålidelig astronomisk metode til bestemmelse af breddegrad til søs ved at benytte aflæsningerne af Solens position over horisonten. En pjece af deres arbejde dukkede op i 1509, Regimento do estrolabio e do quadrante kendt som "München Regiment". Den indeholder en tabel med solnedbøjninger for alle dage i et enkelt år; det kaldes ”enkelt solbord” for at skelne det fra Zacutos fireårige borde. Dette bord af Vizinho fra Almanac Perpetuum er beregnet til 1483 og synes at være blevet stillet til rådighed for sejlere fra disse år. Dette er en betydelig forenkling til at udføre beregningen af breddegraden.
Omkring 1516 dukkede fire-årige tabeller op, "Evora-regimentet" med de samme kilder som "München-regimentet". De er etableret i de fire år fra 1517 til 1520 og vil blive brugt indtil 1540'erne. Det anslås, at de ville være blevet oprettet af Zacuto omkring 1496.
Den Regimento do Norte medtaget i ”München regiment” er dateret 1509, men de kunne have optrådt i håndskrevet form, så tidligt som 1455. De viser korrektionen, der skal foretages til højden af Nordstjernen for at få den breddegrad eller pol højde. Dette følger Little Dipper 's otte hovedpositioner omkring polen: Nord, Syd, Øst, Vest og de fire mellempositioner. For at illustrere pointen vil der blive foreslået et hjul: Hanpolshjulet ; en imaginær karakter med udstrakte arme præsenterer kardinalpunkterne og konfigurationen af stjernerne på Little Dipper valgt til placering. Disse er oftest positionerne for "Vagterne", nemlig β og γ, Kochab og Pherkad .
I den modsatte illustration er de sandsynligvis de første tre stjerner i konstellationen, nemlig α Polar, δ Tildun og ε Urodelus. De rettelser, der skal foretages, næppe læselige i figuren, er vist i nedenstående tabel. Disse korrektioner er gyldige for år 1500, da polar var 3,7 ° fra polen (mere end syv diametre fra fuldmåne).
Position | IKKE | FØDT | E | SE | S | SW | W | NW |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Rettelse | 3 ° | 3,5 ° | 1,5 ° | -0,5 ° | -3 ° | -3,5 ° | -1,5 ° | 0,5 ° |
Der er ingen stjerne, der er lys nok mod den sydlige himmelstang til at finde den direkte. Det er fra konstellationen af det sydlige kors , der ligger ca. tredive grader fra polen omkring år 1500, at de portugisiske søfolk vil etablere regler for at bestemme bredden af deres observationer.
Sydkorset har to stjerner af største betydning, de er:
Den γ-α linie forlænget i denne retning giver væsentlige retningen af sydpol ligger på omkring 4,5 gange deres respektive afstand.
Set fra 1454 vil Acrux og Gacrux tjene som en reference for oprettelsen af de første regimenter af Sydkorset.
- Den første regel blev udarbejdet i 1508 af en portugisisk navigator. Det kunne nogenlunde se sådan ud på dagens sprog:
- I 1514 giver João de Lisboa (pt) i sin bog Livro de Marinharia fire positioner, der er modtagelige for korrektion (af samme art som de fra polstjernens regiment).
Senere, i årene 1535-1555, 1606, vil Régimiento de navegacion blive taget op, opdateret og afsluttet.
Få af værkerne, hvor instrumentet er nævnt i de første år, det blev brugt. Dens første illustration stammer fra 1517, og dens første trykte konstruktionsmetode ville være fra 1550'erne. Men den nylige opdagelse i et vrag af den ældste kendte astrolabe vil heldigvis udfylde denne magre information.
Første omtalerI 1481-1482 skyldes den første brug af instrumentet flådens søfolk fra Diogo de Azambuja til Guinea. Af forskellige diametre og forskellige materialer (træ, metal) ser det ud til, at astrolabien derefter bruges på land som til søs, og at den tjener til at tage ligegyldigt højden af Solen eller Polaren. Det var først senere, at han specialiserede sig i den eksklusive måling af solhøjde.
I 1488 fordoblede Bartolomeu Dias Cape of Good Hope, og ifølge nogle forfattere gennemførte han en måling af breddegrad med astrolabien. Han ville have placeret overskriften på 45 ° sydlig bredde (værdi rapporteret af Christpohe Colomb), mens den i virkeligheden er 34 °. Denne overdrevne forskel er fortsat et mysterium: blev målingen taget godt ud, eller er det en grov transkriptionsfejl, skulle vi ikke læse 35 °?
I 1497, i bugten Saint Helena , brugte Vasco da Gama en træ-astrolabe med tre palmer i diameter. For at understøtte instrumentet på jorden sandsynligvis bruger vi en ged af god størrelse med tre fødder. For anekdoten var to dage nødvendige for at udføre den geodesiske måling: den første dag til at placere instrumentet i meridianens plan, den anden til at måle solens meridianhøjde.
Foruden denne store astrolabbe af træ tog han på sin rejse adskillige metal-astrolabber. Var der planisfæriske eller universelle astrolabes i disse sidstnævnte?
I 1519 bar Magellan i starten af sin store rejse en astrolabbe af træ og seks metal-astrolabes.
Første illustrationer og publikationerI 1517 illustreres en italiensk tekst med en ret grov tegning af en nautisk astrolabe.
I 1518-1529 kunne forskellige udgaver af Reportorio dos tempos af Valentim Fernandes illustreres ved repræsentationen af en nautisk astrolabe. I en senere udgave af 1563 blev astrolabien erstattet af en times kvadrant.
I 1529 viste Diego Ribero en planisphere-portulan, hvor der vises en kvadrant og en nautisk astrolabe.
I figuren kan vi kun se ligheden med bagsiden af en fuld planisfærisk astrolabe med dens firkant af skygger, men nogle detaljer gør det muligt at klassificere dette instrument i kategorien nautiske astrolabes: kun de to øverste kvadranter i limbus er gradueret i grader, og pinnules med de brede plader er temmelig tæt på instrumentets centrum.
I 1530-1532 giver Oronce Fine i et af hans værker, Protomathesis , repræsentationen af et instrument, der siges at være et horologium, og som blandt andet opfylder funktionen af nautisk astrolabe.
Han forstår :
I 1542 repræsenterede Jean Rotz i figuren, der illustrerer sektionen Polarstjerns regiment , en nautisk astrolabe ved foden af observatøren. Instrumentet er udhulet og har fire arme i et kryds, som på astrolabben af Oronce Fine, hvilket bekræfter, at man i disse år søger mindre vindmodstand af instrumentet.
I 1545 skrev Martín Cortés de Albacar Det første værk til dels dedikeret til den nautiske astrolabe. Trykt i 1551 repræsenterer det et instrument, reduceret til et minimum, bestående af en solid skive med en alidade, hvor hver af de to pinnules er gennemboret med to forskellige øjenkopper: den ene med lille diameter for at tage højden af solen, den anden , større åbning for at sigte mod stjernerne; dette ville være den første trykte beskrivelse og konstruktionsmetode for den nautiske astrolabe.
Den ældste prøve opdaget til datoI 2014 blev der undersøgt udgravninger på stedet for et vrag af en portugisisk båd i Det Indiske Ocean . Det var skibet "Esmeralda" fra flåden af Vasco da Gama, sunket i 1503 under en stærk storm. På havbunden findes en bronzeskive, der er 17,5 cm i diameter og mindre end 2 mm tyk. Det er en nautisk astrolabe. På bagsiden af instrumentet er en armillarsfære, Portugals emblem, repræsenteret såvel som våben fra Dom Manuel I blev først konge i 1495. Fronten, selvom den er eroderet, kan se lasergraveringsanalyseinddelinger på 5 i 5 ° på en de øverste kvadranter der er ingen omtale af grader fra grad til grad. Instrumentet stammer fra årene 1495 til 1500.
De fleste instrumenter på museer dato fra denne periode på 100 år skrævende XVI th og XVII th århundreder. Dette er den tid, hvor den nautiske astrolabe hersker over, hvordan man finder breddegrad fra solens meridianhøjde. I løbet af de første årtier vil instrumentet blive perfektioneret og specialiseret til hurtigt at nå frem til en næsten endelig form beskrevet i indledningen.
ForbedringerDet er nødvendigt at handle i fællesskab på alle de faktorer, der har indflydelse på målingernes nøjagtighed i havets fjendtlige miljø:
En forkobling er tilvejebragt i den nederste del:
Et kompromis mellem de to muligheder opnået ved prøving og fejl førte til forskellige løsninger.
At forøge stabiliteten af instrumentet uden at reducere fordybninger, nogle astrolabier fra anden halvdel af XVI th århundrede havde en variabel tykkelse. Således varierer tykkelsen på den spanske astrolabe fra Museum of Arts and Crafts fra 1563 nedenfor, fra 13,2 mm øverst til 15,1 mm ved basen. Denne teknik, som man finder på andre konserverede prøver, blev opgivet omkring 1610 efter anmodning fra en større pilot, det komplicerede konstruktionen af instrumentet.
2 - på alidadeFor at øge dens stabilitet skal den være træt, strømlinet med pinnae tæt på centrum:
De vedtagne løsninger vil derfor være et kompromis som før.
SpecialiseringI begyndelsen af brugen bruges den nautiske astrolabe ombytteligt til at måle polarens eller solens højde.
Pinnae er placeret så langt fra hinanden som muligt og er derfor så tæt som muligt på operatørens øje. Øjenskålene er store nok til at sigte mod stjernerne. De kan også kaldes som på Martín Cortés de Albacars astrolabe. Nogle astrolabes har to alidader: den ene med øjenkopper med stor diameter til at sigte mod stjernerne og den anden med meget mindre huller, der er forbeholdt vejning af solen.
I 1515 i Portugal, i 1550 i Spanien og i resten af Europa, vises personalet hos Jacob , som vil erstatte kvadratet af navigation i målingen af breddegraden ved stjernerne.
Den nautiske astrolabe er derefter beregnet til måling af solens højde. Dette vil gøre det muligt at reducere øjenkappernes diameter og bringe tapperne tættere på instrumentets centrum (fri for "øjenmålinger") uden for meget at påvirke målingernes nøjagtighed: som en indikation af øjenbægernes diameter som siges at svare til en fin nåls kan være i størrelsesordenen 0,5 mm; den indre afstand mellem pinnules kan variere fra 0,3 til 0,5 af den udvendige diameter fejet af alidade.
1563.
1575.
1626.
1632.
udateret.
I samlingen af astrolabes præsenteret af Alan Stimson er der nogle instrumenter med stor diameter. De var sandsynligvis forbeholdt geodetiske målinger på land, hvilket krævede stor nøjagtighed. Blandt dem er den nautiske astrolabe fra observatoriet ved University of Coimbra , Portugal, dateret 1675. Den vejer 10 kg og har en diameter på 500 mm. Dens lemmer er opdelt i grader på to modsatrettede kvadranter for at muliggøre verifikation af målingerne givet af de to indekser af alidade. For at øge nøjagtigheden er disse to sektorer opdelt på tværs. Dette tillader en instrumentel opløsning til 1/10 af en grad.
På den modsatte figur indikerer indekset (i rødt) en højde på 43,6 °. Denne "tværgående metode" siges at være udviklet af Pedro Nunes (1502-1578); det vil blive anvendt på visse instrumenter fra Tycho Brahe og på astronomiske instrumenter med briller fra det XVII E århundrede, især på dem fra Jean Picard , inden 1675.
I 1581 offentliggjorde Michel Coignet Instruction nouvelle des poincts plus fremragende et nødvendigt, relateret til navigeringskunsten… , et værk, hvor han beskrev en universel nautisk astrolabe, der kunne give observationsstedets breddegrad uden et bord med solafbøjning .
Astrolabien har på sit bageste ansigt en dobbelt kalender som på en planisfærisk astrolab:
For en given civil kalenderdato har vi dens stjernetegnskorrespondance og solnedbrydning.
På forsiden af astrolabien giver alidaden solnedbrydning i grader; limbus er dimitteret i stjernetegn.
For at have breddegraden efter observationen er det tilstrækkeligt at læse på lemmerne, overfor deklinationen på observationsdagen, stedets breddegrad.
Denne type astrolabe ser ikke ud til at eksistere i de nuværende beholdninger.
Vi kan bemærke, at det ser nysgerrig ud som Horologium- instrumentet fra Orce Fine fra 1532 præsenteret ovenfor.
Endelig kan vi bemærke astrolabien, der blev præsenteret i 2017 på “Hong Kong Museum of History”. Funktionelt er det reduceret til sin enkleste form. Han forstår :
Dette originale instrument er ikke dokumenteret. Se i form af dens håndtag suspension analogt han kunne datere begyndelsen af det XVII th århundrede.
Anvendes sammen med en universel astrolabeI begyndelsen af det XVII th århundrede, Thomas Blundeville (i) beskriver universelle astrolabium af John Blagrave (i) sagde juvel matematiske (matematisk Jewel) udkom i 1585, så siger han:
"Men når du har brug for at måle højden af Sol ... du er nødt til at bruge den tunge og massive marine astrolabe, som efter min mening er det bedste og sikreste instrument til sådan brug, og for at få andre konklusioner skal du bruge astrolabien af Master Blagrave. " .
Dette indikerer tydeligt, at de to astrolabber bruges sammen til søs. Længere frem i teksten kan vi læse, at dette sidste instrument hovedsageligt blev brugt i rummet på kortene eller "firkantet"; det blev brugt til at ændre astronomiske koordinater, som en glideregel.
I 1608 udgav Willem Blaeu (1571–1638) en manual til sejlere, The light of navigation . Frontispice, en gravering repræsenterer flere piloter af skibe samlet i samme rum. Blandt de instrumenter, der omgiver dem, kan man til venstre genkende en nautisk astrolabe i hænderne på en af figurerne og til højre udgør den på jorden en universel astrolabe af Gemma Frisius. Vi vil også bemærke Jakobs personale over Frisius astrolabe.
I oversigten over eksisterende nautiske astrolabes givet af Alan Stimson er der kun tre instrumenter i perioden 1650-1700. Det viser dens forældelse fra midten af det XVII th århundrede.
Omkring 1600'erne blev den nautiske astrolabe sat i konkurrence med et nyt instrument, der gjorde det muligt at sigte mod solen, mens den vendte ryggen til det, Davis-distriktet .
Lidt efter lidt vil sidstnævnte erstatte den nautiske kvadrant og dens efterfølger Jakobs personale såvel som den nautiske astrolabe. Dette fra begyndelsen af det XVIII th århundrede. Mere præcist i målingerne - det kan tage højde for solens diameter - Davis-distriktet vil være afgørende på havet indtil slutningen af det XVIII E århundrede.
I 1985 opførte Alan Stimson i sin bog The mariner's astrolabe 50 nautiske astrolabes. I 1988 havde han 66 af dem. Han beskrev dem i detaljer og analyserede sine oplysninger som en helhed.
Senere, i 1995, tællede Leonard Linton 96, men hans opgørelse er ifølge R. D'Hollander sketchy.
I 2017 ville det ældste eksempel opdaget til dato og nævnt ovenfor bringe det samlede antal instrumenter på 108.
De her foreslåede analyseresultater svarer til Alan Stimsons arbejde.