Оррери - Orrery

Эта статья про механическое устройство. Для ирландского пэра см. Граф Оррери.
Небольшой стенд с изображением Земли и внутренних планет

An Оррери механический модель Солнечной системы который иллюстрирует или предсказывает относительные положения и движения планеты и луны, как правило, согласно гелиоцентрический модель. Он также может представлять относительные размеры этих тел; однако, поскольку точное масштабирование часто нецелесообразно из-за фактических больших различий в соотношении, вместо этого можно использовать приглушенное приближение. Хотя греки работали планетария, первый оррери, который был планетарием современной эпохи, был построен в 1704 году, и один был подарен Чарльз Бойл, 4-й граф Оррери - отсюда и название. Обычно ими движет часовой механизм механизм с глобусом, представляющий солнце в центре и с планетой на конце каждого из рукавов.

История

Древние версии

Антикитерский механизм (основной фрагмент), ок. 125 г. до н. Э.
Карло Дж. Кроче, реконструкция Астрариум Донди, первоначально построенный между 1348 и 1364 годами в Падуя

В Антикитерский механизм, обнаруженный в 1901 году в затонувшем корабле у греческого острова Антикифера и всесторонне изучил, выставил суточные движения из солнце, Луна, и пять известных планеты. Он был датирован между 150 и 100 годами до нашей эры. Механизм Antikythera с ручным приводом сейчас считается одним из первых, но в течение многих десятилетий игнорировался, так как считался слишком сложным, чтобы быть подлинным.[1] Это было геоцентрический и используется как механический калькулятор, предназначенный для расчета астрономических координат.

Согласно с Цицерон, римский философ, писавший в первом веке до нашей эры, греческий эрудит Посидоний построил планетарную модель.

Ранние версии

Астрономические часы (сторона Венеры-Меркурия), Эберхард Бальдевайн и др., Марбург-Кассель, 1563–1568 - Mathematisch-Physikalischer Salon, Дрезден - DSC08057

В 1348 г. Джованни Донди построил первый известный часовой механизм системы. Он отображает эклиптическое положение Луна, солнце, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн согласно сложному геоцентрический Птолемеевские планетарные теории.[2][3] Сами часы потеряны, но Донди оставил полное описание своих астрономических зубчатых передач.

Еще в 1650 г. П. Ширлеус построил геоцентрический планетарий с Солнцем как с планетой и с Меркурий и Венера вращается вокруг Солнца как его луны.[4]

При дворе Вильгельм IV, ландграф Гессен-Кассельский два сложных астрономических часа были построены в 1561 и 1563–1568 годах. Они используют четыре стороны, чтобы показать эклиптические положения солнце, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, то Луна, Солнце и Дракон (Узлы Луны) согласно Птолемей, календарь, восход и закат, а также автоматизированный небесная сфера с анимированным символом Солнца, который впервые на небесном шаре показывает реальное положение Солнца, включая уравнение времени.[5][6] Часы теперь отображаются в Кассель в Astronomisch-Physikalisches Kabinett и в Дрезден в Математико-физическом салоне.

В De Revolutionibus orbium coelestium, изданный в Нюрнберге в 1543 г., Николай Коперник бросил вызов западному учению геоцентрический Вселенная, в которой Солнце ежедневно вращается вокруг Земля. Он заметил, что некоторые греческие философы, такие как Аристарх Самосский предложил гелиоцентрическую вселенную. Это упростило очевидное эпициклический движения планет, что позволяет изобразить траектории планет в виде простых кругов. Это можно смоделировать с помощью шестеренок. Тихо Браге Улучшенные инструменты России сделали точные наблюдения неба (1576–1601), и с этих Иоганн Кеплер (1621) пришел к выводу, что планеты вращаются вокруг Солнца в эллипсы. В 1687 г. Исаак Ньютон объяснил причину эллиптического движения в его теория гравитации.[7]

Современные orreries

Оррери внутри Sphaera Copernicana, спроектированный Джозефом Готторпским и построенный Андреасом Бёшем, 1653 г.
Философ, читающий лекцию по Оррери (ок. 1766 г.) Джозеф Райт из Дерби
Оррери, построенный кардером Эйсе Эйсинга с 1774 по 1781 год в своей гостиной, старейшем действующем планетарии в мире.

Изготовители часов Джордж Грэм и Томас Томпион построил первый современный садовый завод около 1704 года в Англии.[8] Грэм передал первую модель или ее дизайн знаменитому производителю инструментов Джону Роули из Лондона, чтобы он сделал копию для Принц Евгений Савойский. Роули было поручено сделать еще одну копию для своего покровителя. Чарльз Бойл, 4-й граф Оррери, отсюда и название устройства на английском языке.[9][10] Эта модель была подарена сыну Чарльза Джону, позже 5-й граф Корк и 5-й граф Оррери. Независимо, Кристиан Гюйгенс опубликовал в 1703 году подробности гелиоцентрической планетной машины, которую он построил, когда жил в Париже между 1665 и 1681 годами. зубчатые передачи нужно было представить в году 365,242 дня и использовать это, чтобы произвести циклы главных планет.[4]

Джозеф Райт картина Философ читает лекцию о Orrery, в которой лампа ставится вместо Солнца (ок. 1766 г.), который висит в Музей и картинная галерея Дерби, изображает группу, слушающую лекцию естествоиспытатель. Солнце в медном корпусе обеспечивает единственный свет в комнате. Оррери, изображенный на картине, имеет кольца, которые придают ему вид, похожий на армиллярная сфера. Таким образом, демонстрация смогла изобразить затмения.[11]

Если рассматривать это в хронологическом контексте, в 1762 г. Джон Харрисон с морской хронометр впервые позволил точное измерение долгота. В 1766 г. астроном Иоганн Даниэль Тициус впервые продемонстрировал, что среднее расстояние каждой планеты от Солнца может быть представлено в следующей последовательности:

То есть 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8, 5,2 ... Цифры относятся к астрономические единицы, среднее расстояние между Солнцем и Землей, которое составляет 1,496 × 10⁸ км (93 × 10⁶ миль). Derby Orrery не показывает среднее расстояние, но демонстрирует относительные движения планет.

Планетарий Эйзинги был построен с 1774 по 1781 год Эйсе Эйсингой в своем доме в Франекер, в Нидерландах. Он отображает планеты по ширине потолка комнаты и работает почти постоянно с момента его создания.[12] Этот оррери представляет собой планетарий в обоих смыслах этого слова: сложная машина, показывающая планетные орбиты, и театр для изображения движения планет. Дом Эйзинга был куплен голландской королевской семьей, которая выделила ему пенсию.

Бенджамин Мартин Оррери 1766 года, используемый в Гарварде

В 1764 году Бенджамин Мартин изобрел планетную модель нового типа, в которой планеты были перенесены на медные рукава, ведущие из серии концентрических или коаксиальных труб. При такой конструкции было трудно заставить планеты вращаться и заставить луны вращаться вокруг планет. Мартин предложил, чтобы обычная оррери состояла из трех частей: планетария, в котором планеты вращаются вокруг Солнца, и планетария. теллурий (также теллурианский или теллур), который показал наклонную ось Земли и то, как она вращалась вокруг Солнца, и Лунарий, который показал эксцентрическое вращение Луны вокруг Земли. В одном устройстве эти три механизма можно установить на общем столе, по отдельности используя центральный шпиндель в качестве первичного двигателя.[1]

Объяснение

Все оррери планетарии или планетария (альтернативное множественное число). Период, термин Оррери существует только с 1714 года. Гранд Оррери тот, который включает внешние планеты известный на момент его постройки. Слово планетарий был захвачен и теперь обычно относится к полусферическим кинотеатрам, в которых изображения ночного неба проецируются на поверхность над головой. Планетарии (оррери) могут быть самых разных размеров - от портативных до комнатных. Оррери используется для демонстрации движения планет, а механическое устройство используется для предсказания затмения и транзиты называется астрарий.

Оррери должен правильно включать Солнце, Землю и Луну (плюс, возможно, другие планеты). Модель, включающая только Землю, Луну и Солнце, называется теллурий или теллур, а тот, который включает только Землю и Луну, является лунарий. А веселый это модель Юпитер и его луны.[13]

ПланетаСредн. Расстояние
от Солнца		Диаметр
(на Земле
диаметры)		Масса
(в Земля
массы )		Плотность№
луны		Орбитальный период
(лет)		Наклон
к эклиптике
(градусы)		Осевой наклон
(градусы)		Период вращения
(сидерический)
Меркурий0.39 Австралия0.380.055,5 г / см³00.247.0°0°59 дней
Венера0.720.950.825.300.623.4°177°-243 дня
Земля1.001.001.005.511.000°23°23,9 часов
Марс1.520.530.113.921.881.9°25°24,5 часов
Юпитер5.2011.21317.91.37911.91.3°3°10 часов
Сатурн9.549.4595.20.78229.52.5°27°11 часов
Уран19.24.0114.51.327840.8°98°-17 часов
Нептун30.13.8817.11.6141651.8°28°16 часов

Планетарий покажет орбитальный период каждой планеты и скорость вращения, как показано в таблице выше. Теллурион покажет Земля с Луной вращается вокруг Солнца. Он будет использовать угол наклон экватора из таблицы выше, чтобы показать, как он вращается вокруг своей оси. На нем будет изображена Луна Земли, вращающаяся вокруг Земли.[14] Лунарий создан, чтобы показать сложные движения Луны поскольку он вращается вокруг Земли.

Оррери обычно не строятся для масштаб. Человеческие оррерии, в которых люди перемещаются как планеты, также были построены, но большинство из них временное. Есть постоянный человеческий сад в Обсерватория Арма в Северная Ирландия, который имеет шесть древних планет, Церера, и кометы Галлей и Энке. Уран и за его пределами также показаны, но довольно ограниченным образом.[15] Другой находится в обсерватории и природном центре Sky's The Limit в Твентинайн-Палмс, Калифорния. Это соответствует масштабу (20 миллиардов к одному), соответствует положению (с точностью до четырех дней) оррерии человека. Первые четыре планеты относительно близки друг к другу, но следующие четыре требуют определенного количества походов, чтобы посетить их.[16] Перепись всех постоянных населенных пунктов была инициирована французской группой F-HOU с новой попыткой изучить их влияние на образование в школах.[17]. Доступна карта известных человеческих территорий. [18]

Обычные механические часы можно было бы использовать для создания чрезвычайно простого оррери с Солнцем в центре. Земля на минутной стрелке и Юпитер на часовой стрелке; Земля сделает 12 оборотов вокруг Солнца за каждый 1 оборот Юпитера. Фактический год Юпитера составляет 11,86 земных лет, поэтому этот конкретный пример быстро потеряет точность. Реальный оррери был бы более точным и включал бы больше планет, а также, возможно, заставил бы планеты вращаться.

Проекции orreries

Многие планетарии (постройки) имеют проекция оррери, который проецирует на купол планетария Солнце с точками или небольшими изображениями планет. Обычно они ограничиваются планетами из Меркурий к Сатурн, хотя некоторые включают Уран. Источники света для планет проецируются на зеркала, которые связаны с двигателем, приводящим в движение изображения на куполе. Обычно Земля обращается вокруг Солнца за одну минуту, в то время как другие планеты совершают оборот по орбите за периоды времени, пропорциональные их фактическому движению. Таким образом, Венере, которой требуется 224,7 дня для обращения по орбите вокруг Солнца, потребуется 37 секунд, чтобы завершить оборот по орбите, а Юпитеру потребуется 11 минут 52 секунды.

Некоторые планетарии воспользовались этим, чтобы использовать оррери для моделирования планет и их спутников. Таким образом, Меркурий обращается вокруг Солнца за 0,24 земного года, в то время как Фобос и Деймос орбита Марс в аналогичном соотношении времени 4: 1. Операторы планетариев, желающие показать это, наложили на Солнце красную крышку (чтобы оно напоминало Марс) и выключили все планеты, кроме Меркурия и Земли. Подобные приемы можно использовать, чтобы показать Плутон и его пять лун.

Известные orreries

Оррери, сделанный Роберт Бреттелл Бейт, около 1812 года. Сейчас в Thinktank, Музей науки Бирмингема.

Сапожник Джон Фултон из Фенвика, Эйршир, построено три между 1823 и 1833 годами. Последний находится в Глазго. Художественная галерея и музей Келвингроув.

В Планетарий Франекера построенный кардер шерсти по имени Эйсе Эйсинга в своей гостиной в небольшом городке Франекер в Фрисландия, на самом деле orrery. Он был построен между 1774 и 1781 годами. «Лицо» модели смотрит вниз с потолка комнаты, при этом большая часть механических работ находится в пространстве над потолком. Он приводится в движение маятниковыми часами, имеющими 9 грузов или прудов. Планеты перемещаются по модели в реальном времени.[19]

Новаторская концепция заключается в том, чтобы люди играли роль движущихся планет и других объектов Солнечной системы. Такая модель, называемая человеческим оррери, была с точностью изложена в Обсерватория Арма.[15]

В популярной культуре

  • Система строительства Meccano - популярный инструмент для построения высокоточных оррери. Модель 391, первый Meccano Orrery, была описана в июньском 1918 году Meccano Manual.[20][21]
  • В предыстории Темный кристалл UrSkek TekTih с помощью своего товарища UrSkek ShodYod сделал гигантский автоматический оррери для Аугры в обсерватории на вершине горы, где она живет.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б Калверт, Х. Р. (1967). Астрономия: глобусы оррери и другие модели. Лондон: H.M.S.O. КАК В  B001A9C9SQ.
  2. ^ Король, Генрих С .; Миллберн, Джон Р. (1978). Ориентация на звезды: эволюция планетариев, оррериев и астрономических часов. Торонто: University of Toronto Press. стр.28–41. ISBN  0-8020-2312-6.
  3. ^ Ллойд, Х. Алан (1958). Некоторые выдающиеся часы за семьсот лет. Лондон: Леонард Хилл Букс Лимитед. С. 9–24.
  4. ^ а б Брюстер, Дэвид (1830). «Планетарные машины». Эдинбургская энциклопедия. 16. Эдинбург: Уильям Блэквуд и др. п. 624.
  5. ^ Ллойд (1958), стр. 46–57.
  6. ^ Пулль, Эммануэль; Сэндиг, Гельмут; Шардин, Иоахим; Хассельмейер, Лотар (2008). Die Planetenlaufuhr: ein Meisterwerk der Astronomie und Technik der Renaissance geschaffen von Eberhard Baldewein 1563 - 1568 (1-е изд.). Штутгарт: Dt. Gesellschaft für Chronometrie. ISBN  978-3-89870-548-6.
  7. ^ Ронан, Колин (1992) [Впервые опубликовано в 1981 году]. Практический астроном. Лондон: Bloomsbury Books. С. 108–112. ISBN  1-85471-047-8.
  8. ^ Карлайл, Родни (2004). Изобретения и открытия Scientific American, п. 189. John Wiley & Songs, Inc., Нью-Джерси. ISBN  0-471-24410-4.
  9. ^ "Оррери". Оксфордский словарь английского языка (Интернет-ред.). Издательство Оксфордского университета. (Подписка или членство участвующего учреждения требуется.)
  10. ^ Лей, Вилли (февраль 1965 г.). «Предтечи планетария». Довожу до вашего сведения. Галактика Научная фантастика. С. 87–98.
  11. ^ «Революционные игроки». Search.revolutionaryplayers.org.uk. Архивировано из оригинал на 2011-07-24. Получено 2010-02-09.
  12. ^ «Добро пожаловать - Планетарий Фрисландия». www.planetarium-friesland.nl.
  13. ^ Пентц, М.Дж. (1971). Земля, ее форма, внутреннее строение и состав. OU_S100_22. Блетчли: Open University Press. ISBN  978-0-335-02034-8.
  14. ^ «Адлерский планетарий: научные сборники». 1300 Саут-Лейк-Шор-Драйв • Чикаго, штат Иллинойс, 60605: планетарий Адлера. 2010. Архивировано с оригинал 27 января 2012 г.. Получено 22 июн 2011.CS1 maint: location (ссылка на сайт)
  15. ^ а б "Человеческая обсерватория Арма".
  16. ^ "Обсерватория Sky's The Limit и Природный центр Human Orrery".
  17. ^ "Les Planétaires Humains".
  18. ^ "Карта человеческих владений".
  19. ^ Sixma, H (ноябрь 1934 г.). "Планетарий Франекера". Популярная астрономия. SAO / NASA ADS. XLII (9): 489–495. Bibcode:1934ПА ..... 42..489С. Получено 2011-06-22.
  20. ^ "Модель 391, Meccano Orrery".
  21. ^ Уайтинг, Майкл (2007). «Разработки Оррери: Использование Meccano в построении планетарии» (PDF). Бюллетень Общества научных приборов (94): 26–30. CiteSeerX  10.1.1.694.9199. Архивировано из оригинал (PDF) 21 декабря 2014 г.. Получено 2017-05-03.

внешние ссылки