探索星盤背後那令人稱奇的漫長曆史

雖然現代人傾向於從過去 100 到 200 年的創新角度來思考科學，但人類一直都有偉大的科學思想家。2000 多年前，一個或多個這樣的科學思想家發明了星盤，這是一種能夠解決天文問題的計算器。

這樣的設備對天文學家來說是無價之寶，後來隨着航海星盤的發明，對航海家來說也是如此。雖然被稱爲平面式星盤的傳統星盤能夠計算天體的高度，但航海星盤用於確定緯度。能夠確定緯度對於幫助航海家知道他們在沒有特徵的海洋中的位置至關重要。

星盤（希臘語：ἀστρολάβος astrolabos，來自astron（星星）和lambanein（獲取），即摘星者）是一種複雜的傾斜儀（一種用於測量和監測物體傾斜度的設備），過去曾被天文學家、占星家和航海家使用，主要用於定位和預測太陽、月亮、行星和恆星的位置，根據當地緯度確定當地時間，反之亦然，用於三角測量和測量。星盤實際上是一種模擬計算器，用於測量恆星和行星在地平線以上的高度，能夠解決球面天文學中的幾種不同類型的問題。

星盤最早於公元前 220 年至 150 年在葡萄牙發明，可追溯到希臘化文明。星盤的發明者被認爲是阿波隆尼烏斯。星盤是平面球儀與測角儀的混合體，本質上是一種能夠解決各種天文問題的模擬計算器。亞歷山大的西翁寫了一篇關於星盤的詳細論述，劉易斯認爲托勒密在《四書》中所記錄的天文觀測是通過使用星盤完成的。

在整個拜占庭文明中，星盤的使用廣泛且持續，是天文學和占星術的寶貴創造。在此期間，基督教哲學家約翰·菲利普努斯用希臘語寫了一篇關於星盤的論述。塞維魯斯·塞克博赫特後來用敘利亞語寫了一篇關於星盤的論述。

阿斯特羅萊布在文藝復興時期的第一批科學論述以早期經典作品爲基礎，還常常涉及托勒密學說。

阿斯特羅萊布的使用在整個 17 世紀和 18 世紀都持續着。

天文學家和航海家利用阿斯特羅萊布在海圖和海洋地圖集上繪製緯度與經度。

佩爾加的阿波羅尼奧斯（公元前 262 年 - 公元前 190 年），作爲圓錐曲線的偉大編纂者，大概在公元前 225 年左右研究了阿斯特羅萊布投影。

對於阿斯特羅萊布投影理論來說，最具影響力的人物是希臘的天文學家、地理學家和數學家——尼西亞的希帕克斯（公元前 190 年 - 公元前 120 年）。他被認爲是三角學的創始人以及古代最偉大的天文觀測者。據信，希帕克斯是第一個能夠通過用阿斯特羅萊布觀測固定恆星來測量地理緯度和時間的人。此前，這是在白天通過測量日晷投下的陰影、記錄一年中最長的一天的長度或使用稱爲scaphe的便攜式儀器來完成的。

實際星盤的最早描述由亞歷山大的約翰·菲洛波諾斯（約 490 年 - 約 570 年）於 6 世紀撰寫。

星盤主要有兩種基本類型。

第一種類型被稱爲“平面星盤”，能幫助天文學家計算天體的位置。

所有早期的星盤均爲平面類型，直至航海人員發現這些儀器極爲有用。

15 世紀的某個時期，“航海星盤”開始現身，它是平面星盤的一種變體，主要用於測定太陽或恆星的高度，進而可用於確定緯度。

它們有兩個基本部分：一個刻度盤和一個照準儀，照準儀是一種用於測量角度的瞄準裝置或指針。

平面星盤更爲複雜，也更具特殊性，因爲其操作取決於使用者所處的緯度。

星盤一直被使用到 17 世紀後半葉。

星盤通過測量宇宙天體的高度來進行天文測量. 星盤由一個被稱爲母體的深盤構成，其中容納着一個或多個被稱爲鼓面的平板。

鼓面是爲特定緯度製造的，有助於指示方位角和高度。

母體的邊緣通常以小時、弧度或者兩者來作爲刻度。

在母盤和鼓面之上，存在一個“能夠自由轉動的星盤”。

星盤的最佳定義爲，它乃是星盤儀上的一個組件，具備黃道平面的投影以及數個指示最亮恆星位置的指針。

這些指針有着各種各樣的形狀，涵蓋了球、星、手、狗頭以及樹葉等等。

代表着天空的星盤充當了星圖的角色。

當它轉動時，恆星和黃道會在鼓面上的座標投影處移動。

一次完整的旋轉就相當於一天的過去。

傳統星盤儀最爲關鍵的元素是一個圓形的金屬盤，通常其直徑約爲 6 英寸，能夠通過一個環進行懸掛並且完美地垂直懸掛着。

在圓盤的一側（“背面”），刻着幾個帶有不同刻度的圓圈，比如 360 度、365 又 1/4 份用以代表天數、12 份用來代表月份等等。

可以利用這些雕刻來進行三角計算。

圓盤的另一側同樣也有雕刻。

外圓被劃分成 24 個小時的時段。

通過對另一個圓（黃道星座）進行劃分創建了一個日曆。

圓盤的中心刻有迴歸線和赤道，而圓盤的中心處是天極。

另一個圓盤能夠連接到設備的前方並且進行旋轉。

在那個圓盤上切出了許多孔，以便於天文學家能夠看到星盤儀的主體。

這些切口是爲了創建天空圖，其中包含了與黃道相對應的寬環（由星座劃分而成）以及幾個指向顯著恆星的‘舌狀’或者‘火焰狀’。

在天空圓盤和星盤儀主體之間同樣也可以使用薄的雕刻圓盤或者紙張。

該儀器及其組件藉助使用照準儀（一種日晷）投下的陰影來測量時間和距離。

日晷從圓盤邊緣的圓錐形槽投射下陰影。

這會產生一個角度，這個角度等於一天中特定時間的時間與高度之間的差異。

因爲這個角度能夠區分一天中的時間，所以它有利於創建出生圖表以及標記日期。

若要使用星盤儀來測量高度，首先必須確定自身的緯度。

傳統的星盤無法確定船隻的緯度。後來發明家通過水手星盤的發展解決了這個問題。

水手星盤的精確定義是一種測斜儀，用於通過測量太陽的正午高度（赤緯）或已知赤緯恆星的子午線高度來計算船舶在海上的緯度。水手們會將水手星盤舉起，使太陽光線透過它的兩個觀測點。然後，他會利用刻度計算太陽的高度，並查閱太陽每日赤緯的表格來算出其所在船隻的緯度。

星盤也影響了機械天文鐘。它們被定義爲發條星盤，旨在連續展示宇宙（太陽、恆星和行星）的當前位置。例如，沃靈福德的理查德所制的鐘本質上是一個帶有旋轉星圖的星盤。

許多天文鐘，比如布拉格那座著名的鐘，也採用星盤式的顯示方式，運用了黃道平面的立體投影。

星盤在過去發揮了重要作用。例如，它有助於導航和繪製出生圖。它們在今天仍然具有影響力。星盤的理念支撐着現代 GPS、空間科學和導航技術。