Термин «посох Иакова» используется для обозначения нескольких вещей, также известных как перекрестный посох , балластелла , передний посох , балестилла или балестилла . В своей основной форме посох Иакова представляет собой палку или шест с отметками длины; большинство рейок намного сложнее и обычно содержат ряд функций измерения и стабилизации. Два наиболее частых использования:
- в астрономии и навигации - простое устройство для измерения углов , позднее замененное более точными секстантами ;
- в геодезии (и в научных областях, в которых используются геодезические методы, такие как геология и экология ) для вертикального стержня, который проникает в землю или сидит на ней и поддерживает компас или другой инструмент.
Самый простой способ использования посоха Джейкоба - это качественное определение высоты и угла объекта относительно пользователя посоха.
В навигации инструмент также называется перекрестным рейком и использовался для определения углов, например, угла между горизонтом и Полярной звездой или солнцем для определения широты судна или угла между верхом и низом объекта для определения расстояние до указанного объекта, если его высота известна, или высота объекта, если его расстояние известно, или горизонтальный угол между двумя видимыми местоположениями для определения точки на карте.
Посох Иакова, когда его использовали для астрономических наблюдений, также называли астрономическим радиусом . С исчезновением поперечного посоха в современную эпоху название «Посох Иакова» применяется в первую очередь к устройству, используемому для поддержки инструментов геодезистов.
История
Происхождение названия инструмента не установлено. Некоторые ссылаются на библейский патриарх Яков , [1] в частности Gen 32:11 . [1] Он также может получить свое название из-за сходства с Орионом , который на некоторых средневековых звездных картах упоминается по имени Джейкоб . [2] [3] Другой возможный источник - посох Паломника, символ Святого Иакова (на латыни Якоб). Название « крестовина» происходит от ее крестообразной формы.
Первоначальный посох Иакова был разработан в XIV веке как однополюсное устройство, которое использовалось для астрономических измерений. Впервые он был описан французско-еврейским математиком Леви бен Герсоном [4] [5] из Прованса в его «Книге войн Господних» (переведенной как на латынь, так и на иврит). [6] Он использовал еврейское название посоха, что переводится как «Открывающий бездны», в то время как термин «Посох Иакова» использовался его современниками-христианами. [7] Его изобретение, вероятно, произошло благодаря коллеге французско-еврейскому астроному Якобу бен Макиру , который в то же время жил в Провансе. [8] Атрибуция австрийского астронома XV века Георга Пурбаха [9] менее вероятна, поскольку Пурбах родился только в 1423 году. (Такие атрибуции могут относиться к другому инструменту с тем же именем.) Его происхождение может [10] быть прослежено до в халдеи около 400 г. до н.э. .
Хотя уже стало общепризнанным, что Бен Герсон первым описал посох Иакова, британский китаевед Джозеф Нидхэм теоретизирует, что китайский ученый из династии Сун Шен Го (1031–1095) в своих очерках «Пруд снов» 1088 года описал посох Иакова. [11] Шен был антикваром, интересовавшимся древними предметами; после того, как он обнаружил древнее похожее на арбалет устройство в домашнем саду в Цзянсу , он понял, что у него есть прицел с градуированной шкалой, который можно использовать для измерения высоты далеких гор, сравнивая его с тем, как математики измеряют высоту с помощью прямого угла треугольники. [11] Он писал, что если посмотреть на всю гору с ее помощью, то расстояние на инструменте будет большим; при осмотре небольшой части склона расстояние было небольшим; это, как он писал, произошло из-за того, что крестовину пришлось отодвигать дальше от глаза, а градуировка начиналась с дальнего конца. Нидхэм не упоминает о практическом применении этого наблюдения. [11]
Во время средневекового европейского Возрождения голландский математик и геодезист Метий разработал свой собственный посох Иакова; Голландский математик Джемма Фризиус усовершенствовал этот инструмент. В 15 веке немецкий математик Иоганнес Мюллер (по прозвищу Региомонтан ) сделал этот инструмент популярным в геодезических и астрономических измерениях. [12]
Строительство
В первоначальной форме поперечного древка на шесте или главном жезле была нанесена градуировка по длине. Поперечина ( BC на рисунке справа), также называемая транцем или поперечиной , скользит вверх и вниз по главной стойке. На более старых инструментах концы транца были обрезаны прямо поперек. У более новых инструментов на концах были латунные фитинги с отверстиями в латуни для наблюдения. (В морской археологии эти приспособления часто являются единственными сохранившимися компонентами перекрестного посоха.) [13]
Было обычным делом предусматривать несколько фрамуг, каждый с разным диапазоном углов, которые он мог бы измерять; три фрамуги были общими. В более поздних инструментах отдельные фрамуги были заменены на одну с колышками для обозначения концов. Эти штифты устанавливались в одну из нескольких пар отверстий, симметрично расположенных по обе стороны транца. Это обеспечило те же возможности с меньшим количеством деталей. [10] Транец на версии Frisius имел скользящую лопасть на транце в качестве конечной точки. [10]
Применение
Пользователь прикладывает один конец основной рейки к щеке, чуть ниже глаза. Наблюдая за горизонтом в конце нижней части транца (или через отверстие в латунном фитинге) [ B ], затем регулируя поперечину на основном рычаге, пока солнце не окажется на другом конце транца [ C ], высоту можно определить, считывая положение поперечины на шкале на главной рейке. Это значение было преобразовано в угловое измерение путем поиска значения в таблице.
Сообщалось, что первоначальная версия не использовалась в море до Эпохи открытий . О его использовании сообщил Жоао де Лисбоа в его « Трактате о морской игле» 1514 года. [14] Йоханнес Вернер предложил использовать поперечный посох в море в 1514 году [10], и были введены усовершенствованные инструменты для использования в мореплавании. Джон Ди представил его в Англии в 1550-х годах. [1] В улучшенных версиях стержень градуировался непосредственно в градусах. Этот вариант инструмента неправильно называть посохом Иакова, но является перекрестным посохом. [8]
Крестовина была трудна в использовании. Чтобы получить стабильные результаты, наблюдатель должен был расположить конец шеста точно напротив его щеки. Он должен был наблюдать горизонт и звезду в двух разных направлениях, не перемещая инструмент, когда переводил взгляд с одного на другой. Кроме того, наблюдения за солнцем требовали, чтобы навигатор смотрел прямо на солнце. Это могло быть неудобным упражнением и затруднять получение точной высоты солнца. Моряки установили дымчатые стекла на концах фрамуг, чтобы уменьшить яркость солнца. [10] [15]
В качестве навигационного инструмента этот инструмент был в конечном итоге заменен, сначала на задний посох или квадрант , ни один из которых не требовал от пользователя смотреть прямо на солнце, а затем октант и секстант . Возможно, под влиянием заднего штаба некоторые штурманы изменили поперечный штаб, чтобы он работал как первый. Лопатки были добавлены к концам самой длинной поперечины и еще одной к концу основной рейки. Инструмент был перевернут так, что тень от верхней лопасти на поперечине падала на лопатку на конце рейки. Штурман держал инструмент так, чтобы видеть горизонт, выровненный с нижней крыльчаткой и крыльчаткой на конце древка. Выровняв горизонт с тенью солнца на лопатке на конце рейки, можно было определить высоту солнца. [16] Это фактически повысило точность инструмента, поскольку штурману больше не нужно было располагать конец посоха точно на своей щеке.
Другим вариантом поперечного посоха был шпигельбуг , изобретенный в 1660 году голландцем Йостом ван Брином.
В конце концов, во многих странах кросс-штат не мог конкурировать с задним штатом. С точки зрения обращения, backstaff оказался более простым в использовании. [17] Тем не менее, несколькими авторами было доказано, что с точки зрения точности поперечный посох превосходил задний. [18] Backstaves больше не допускались на борт судов голландской Ост-Индской компании с 1731 года, а октанты не допускались до 1748 года. [18]
При съемке
В съемках , А персонал Яаков является одной прямым стержнем или персонала изготовлен из цветного материала, заостренного и металлической обшивки в нижней части для проникновения в почве. [19] Он также имеет винтовое основание и иногда шаровой шарнир на креплении и используется для поддержки компаса , транзита или другого инструмента. [20]
Термин « перекрестный штат» также может иметь другое значение в истории геодезии. В то время как астрономическая перекладина использовалась при съемке для измерения углов, также использовались два других устройства, называемых перекрестной рейкой. [21]
- Крестовина , прицел , геодезический крест или крест - устройство барабанной или коробчатой формы, установленное на шесте. Он имел два комплекта взаимно перпендикулярных прицелов. Это устройство использовалось геодезистами для измерения выносов. В сложных версиях наверху располагались компас и уровни. Французские версии часто были восьмиугольными, а не круглыми. [21]
- Оптический квадрат - улучшенная версия крестовины, в оптическом квадрате использовались два посеребренных зеркала под углом 45 ° друг к другу. Это позволяло геодезисту видеть сразу по обеим осям инструмента. [22]
В прошлом многие геодезические инструменты использовались на посохе Иакова. Это включает:
- Крестовина, перекрестие, геодезический крест или крест
- Графометр
- Циркумферентор
- Голландский круг
- Циферблат шахтера
- Оптический квадрат
- Секстант геодезиста
- Мишень геодезиста
- Уровень Эбни
Некоторые устройства, такие как современные оптические цели для лазерной съемки, до сих пор широко используются в посохе Джейкоба.
В геологии
В геологии посох Джейкоба в основном используется для измерения стратиграфической толщины на месторождении, особенно когда напластование не видно или нечетко (например, закрытые обнажения) и когда из-за конфигурации обнажения видимая и реальная толщины пластов расходятся, поэтому затрудняет использование рулетки. При использовании этого инструмента следует ожидать определенного уровня погрешности из-за отсутствия точного эталонного среднего значения для измерения стратиграфической мощности. Высокоточные конструкции включают в себя лазер, который может вертикально скользить по рейке и вращаться в плоскости, параллельной подстилке. [23]
Смотрите также
- Backstaff
- Крест Святого Иакова
- Посох паломника
- Тахеометрия
- Как символ в Скаутинге: 5-й Всемирный скаутский Джамбори
дальнейшее чтение
- Леви бен Герсон и новый визит в кросс-штаб, Бернард Р. Гольдштейн
Рекомендации
- ^ a b c Тернер, Жерар Л'Э. Старинные научные инструменты , Blandford Press Ltd. 1980 ISBN 0-7137-1068-3
- ↑ Харриет Винтер и Энтони Тернер, Scientific Instruments , Studio Vista, 1975, ISBN 0-289-70403-0
- ↑ Orion Архивировано 12 июня 2007 г. в Wayback Machine В этой статье указывается, что три звезды на поясе иногда называют Лестницей Иакова или Палкой Иакова.
- ^ "Математика Леви бен Гершона, Ральбага"
- ^ Дэвид Г. Кребиль "Посох Иакова", Backsights , Историческое общество геодезистов
- ^ Стерн, доктор Дэвид. «Крестовый посох» . Проверено 11 апреля 2018 года .
- ^ Гольдштейн, Бернард (2011). «Левин бен Герсон и пересмотренный посох». Алеф . 11 (2): 365–385. DOI : 10,2979 / aleph.11.2.365 . JSTOR 10.2979 / aleph.11.2.365.pdf? Refreqid = excelsior: a08ab1beb338a72c69a372d21cc1f553 .
- ^ a b Оксфордский компаньон по кораблям и морю , изд. Питера Кемпа, 1976 г. ISBN 0-586-08308-1
- ^ « « Важные астрономы, их инструменты и открытия » » . Архивировано из оригинала на 2009-01-23 . Проверено 31 октября 2006 .
- ^ a b c d e Май, Уильям Эдвард, История морской навигации , GT Foulis & Co. Ltd., Хенли-он-Темз, Оксфордшир, 1973, ISBN 0-85429-143-1
- ^ a b c Нидхэм, Джозеф. (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 3, Математика и науки о небесах и Земле . Тайбэй: Caves Books Ltd. Страницы 573–575.
- ^ Ральф Керн: Wissenschaftliche Instrumente в ihrer Zeit. Группа 1: Vom Astrolab zum Mathematischen Besteck. Кёльн, 2010. с. 214.
- ^ Суаник, Лоис Энн. Анализ навигационных инструментов в эпоху исследований: от 15 века до середины 17 века , магистерская диссертация, Техасский университет A&M, декабрь 2005 г.
- ^ Гольдштейн, BR (2011). «Леви бен Герсон и пересмотренный Посох» (PDF) . Алеф . 11 (2): 365–383. DOI : 10,2979 / aleph.11.2.365 .
- ↑ Борн, Уильям , Морской полк , 1574 г.
- ^ Daumas, Морис, Научные приборы веков семнадцатый и восемнадцатый и их Makers , Портман Books, London 1989 ISBN 978-0-7134-0727-3
- ^ Веб-сайт Николаса де Хильстера. Архивировано 11 марта 2014 г. на Wayback Machine. Описываются тесты, выполненные на различных инструментах. Кроме того, де Хильстер описывает характеристики управляемости, обнаруженные тестировщиками в списке рассылки Nav List.
- ^ a b Bruyns, Виллем Мёрзер, The Cross- Staff, История и развитие навигационного инструмента , Nederlandsch Historisch Sheepvaart Museum, Амстердам, и Walburg Instituut, Зютфен, Нидерланды, 1994 ISBN 90-6011-907-X
- ^ Rutstrum, The Wilderness Route Finder , Университет Миннесоты (2000), ISBN 0-8166-3661-3 , стр. 47-55, 64-72
- ^ Rutstrum, стр. 47-55, 64-72
- ^ a b Тернер, Жерар L'E., Научные инструменты девятнадцатого века , Sotheby Publications, 1983, ISBN 0-85667-170-3
- ^ Рэнкин, Уильям JM, Руководство гражданского строительства , Charles Griffin & Company (1926), стр.21
- ^ Patacci, M. (2016), Штатный высокоточный Якоба с улучшенной пространственной точностью и возможностью лазерного прицеливания Open Repository DOI Link