Esfera armilar
Una esfera armilar (las variaciones se conocen como astrolabio esférico, armilla o armil) es un modelo de objetos en el cielo (en la esfera celeste), que consisten en un marco esférico de anillos, centrados en la Tierra o el Sol, que representan líneas de longitud y latitud celestes y otras características astronómicamente importantes, como la eclíptica. Como tal, se diferencia de un globo celeste, que es una esfera lisa cuyo propósito principal es mapear las constelaciones. Se inventó por separado primero en la antigua China durante el siglo IV a. C. y en la antigua Grecia durante el siglo III a. C., con usos posteriores en el mundo islámico y la Europa medieval.
Con la Tierra como centro, una esfera armilar se conoce como Ptolemaica. Con el Sol como centro, se le conoce como copernicano.
La bandera de Portugal presenta una esfera armilar. La esfera armilar también aparece en la heráldica portuguesa, asociada con los descubrimientos portugueses durante la Era de la Exploración. Manuel I de Portugal, por ejemplo, lo tomó como uno de sus símbolos donde aparecía en su estandarte y en las primeras cerámicas de exportación chinas hechas para la corte portuguesa. En la bandera del Imperio de Brasil también aparece la esfera armilar.
La Terminal 3 del Aeropuerto Internacional de Beijing Capital cuenta con una gran escultura de metal de esfera armilar como exhibición de inventos chinos para visitantes nacionales e internacionales.
Descripción y uso
Las partes exteriores de esta máquina son un compages [o armazón] de anillos de latón, que representan los círculos principales de los cielos.
- El equinoccial A, que se divide en 360 grados (comenzando en su intersección con la eclíptica en Aries) para mostrar la ascensión correcta del sol en grados; y también en 24 horas, para mostrar su ascensión correcta en el tiempo.
- La eclíptica B, que se divide en 12 signos, y cada signo en 30 grados, y también en los meses y días del año; de tal manera, que el grado o punto de la eclíptica en que el sol es, en cualquier día dado, se para sobre ese día en el círculo de meses.
- El trópico del cáncer C, tocar la eclíptica al comienzo del cáncer en e, y el trópico de Capricornio D, tocar la eclíptica al comienzo de Capricornio en f; cada 231.2 grados del círculo equinoccial.
- El Círculo Ártico E, y el Círculo Antártico F, cada 231.2 grados de su polo respectivo N y S.
- La colisión equinoccial G, pasando por los polos norte y sur del cielo N y S, y a través de los puntos equinocciales Aries y Libra, en la eclíptica.
- La colisión solsticio H, pasando por los polos del cielo, y a través de los puntos solsticios Cáncer y Capricornio, en la eclíptica. Cada cuarto de los primeros de estos colirios se divide en 90 grados, desde el equinoccial hasta los polos del mundo, para mostrar la declinación del sol, la luna y las estrellas; y cada cuarto de este último, desde el eclíptico como e y f, a sus postes b y dPor mostrar la latitud de las estrellas.
En el polo norte de la eclíptica hay una tuerca b, a la que se fija un extremo del alambre cuadrantal, y en el otro extremo un pequeño sol Y, que se lleva alrededor de la eclíptica B—B, girando la tuerca: y en el polo sur de la eclíptica hay un alfiler d, en que es otro alambre cuadrantal, con una pequeña luna Ζ sobre él, que se puede mover con la mano: pero hay un artilugio particular para hacer que la luna se mueva en una órbita que cruza la eclíptica en un ángulo de 51⁄3 grados, a puntos opuestos llamados nodos lunares; y también por mover estos puntos hacia atrás en la eclíptica, como los nodos de la luna se mueven en el cielo.
Dentro de estos anillos circulares hay un pequeño globo terrestre I, fijo sobre un eje K, que se extiende desde los polos norte y sur del globo en n y s, a los de la esfera celeste en N y S. Sobre este eje se fija el meridiano celeste plano L L, que puede colocarse directamente sobre el meridiano de cualquier lugar del globo, de modo que mantenga el mismo meridiano sobre él. Este meridiano plano está graduado de la misma manera que el meridiano de bronce del globo terráqueo común y su uso es muy similar. A este globo se ajusta el horizonte móvil M, para girar sobre los dos fuertes alambres que parten de sus puntos este y oeste hacia el globo, y entran en el globo en los puntos opuestos de su ecuador, que es un anillo de latón móvil colocado en el globo en una ranura alrededor de su ecuador. El globo puede girarse a mano dentro de este anillo, para colocar cualquier meridiano sobre él, directamente debajo del meridiano celeste L. El horizonte se divide en 360 grados en todo su borde exterior, dentro de los cuales están los puntos de la brújula, para mostrar la amplitud del sol y la luna, tanto en grados como en puntos. El meridiano celeste L pasa por dos muescas en los puntos norte y sur del horizonte, como en un globo terráqueo común: aquí ambos, si se gira el globo, el horizonte y el meridiano giran con él. En el polo sur de la esfera hay un círculo de 25 horas, fijado a los anillos, y en el eje hay un índice que gira alrededor de ese círculo, si el globo se gira alrededor de su eje.
Toda la tela está apoyada sobre un pedestal N, y puede elevarse o hundirse sobre la junta O, a cualquier número de grados de 0 a 90, por medio del arco P, que se fija en el fuerte brazo de latón Q, y se desliza en el montante R, en el que se encuentra un tornillo en r, para fijarlo en cualquier elevación adecuada.
En la caja T hay dos ruedas (como en la esfera del Dr. Long) y dos piñones, cuyos ejes salen en V y U ; cualquiera de los cuales puede ser girado por el cabrestante pequeño W. Cuando el cabrestante se pone sobre el eje V, y gira hacia atrás, el globo terrestre, con su horizonte y meridiano celeste, queda en reposo; y toda la esfera de círculos gira de este a sur y a oeste, llevando al sol Y y a la luna Z, dando la misma vuelta, y haciéndolos salir por encima y por debajo del horizonte. Pero cuando el cabrestante se coloca sobre el eje U y se gira hacia adelante, la esfera con el sol y la luna se mantienen en reposo; y la tierra, con su horizonte y meridiano, da la vuelta desde el horizonte hasta el sol y la luna, a los que llegaron estos cuerpos cuando la tierra se mantuvo en reposo, y fueron llevados alrededor de ella; mostrando que salen y se ponen en los mismos puntos del horizonte, ya las mismas horas en el círculo horario, sea el movimiento en la tierra o en el cielo. Si se gira el globo terrestre, el índice horario gira alrededor de su círculo horario; pero si se gira la esfera, el círculo horario gira por debajo del índice.
Y así, por esta construcción, la máquina está igualmente preparada para mostrar el movimiento real de la tierra o el movimiento aparente de los cielos.
Para rectificar la esfera de uso, primero afloje el tornillo r en el vástago vertical R, y tomando el brazo Q, muévalo hacia arriba o hacia abajo hasta que el grado de latitud dado para cualquier lugar esté al lado de la raíz R; y entonces el eje de la esfera se elevará apropiadamente, de manera que quede paralelo al eje del mundo, si la máquina se pone al norte y al sur con una pequeña brújula: hecho esto, cuente la latitud desde el polo norte, sobre el meridiano celeste L, hacia la muesca norte del horizonte, y fijar el horizonte a esa latitud; luego, gire la tuerca b hasta que el sol Y llegue al día dado del año en la eclíptica, y el sol estará en su lugar apropiado para ese día: encuentre el lugar del nodo ascendente de la luna, y también el lugar de la luna, por una Efemérides, y enderécelos en consecuencia: por último, gire el cabrestante W, hasta que el sol llegue a el meridiano L, o hasta que el meridiano llegue al sol (según se quiera que se mueva la esfera o la tierra) y poner el índice horario en la XII, marcada el mediodía, y toda la máquina estará rectificado. — Luego gire el cabrestante y observe cuándo sale y se pone el sol o la luna en el horizonte, y el índice horario mostrará las horas correspondientes al día dado.
Historia
China
A lo largo de la historia de China, los astrónomos han creado globos celestes (chino: 渾象) para asistir en la observación de las estrellas. Los chinos también usaron la esfera armilar para ayudar en los cálculos y cálculos calendáricos.
Según Joseph Needham, el primer desarrollo de la esfera armilar en China se remonta a los astrónomos Shi Shen y Gan De en el siglo IV a. C., ya que estaban equipados con un primitivo instrumento armilar de un solo anillo. Esto les habría permitido medir la distancia del polo norte (declinación), una medida que daba la posición en un xiu (ascensión recta). Sin embargo, la datación del siglo IV a. C. de Needham es rechazada por el sinólogo británico Christopher Cullen, quien rastrea los inicios de estos dispositivos hasta el siglo I a.
Durante la dinastía Han Occidental (202 a. C. -9 d. C.), los astrónomos Luoxia Hong (落下閎), Xiangyu Wangren y Geng Shouchang (耿壽昌) avanzaron en el uso del armilar en su etapa inicial de evolución. En el 52 a. C., fue el astrónomo Geng Shouchang quien introdujo el primer anillo ecuatorial permanentemente fijo de la esfera armilar. En el período posterior de la dinastía Han del Este (23-220 d. C.), los astrónomos Fu An y Jia Kui agregaron el anillo de la eclíptica en el 84 d. C. Con el famoso estadista, astrónomo e inventor Zhang Heng (張衡, 78–139 d. C.), la esfera se completó por completo en 125 d. C., con el horizonte y los anillos meridianos. El primer globo celeste impulsado por agua del mundo fue creado por Zhang Heng, quien operó su esfera armilar mediante el uso de un reloj de clepsidra de entrada (consulte el artículo de Zhang para obtener más detalles).
Después de la dinastía Han se realizaron desarrollos posteriores que mejoraron el uso de la esfera armilar. En el año 323 d. C., el astrónomo chino Kong Ting pudo reorganizar la disposición de los anillos en la esfera armilar para que el anillo de la eclíptica pudiera fijarse al ecuador en cualquier punto deseado. El astrónomo y matemático chino Li Chunfeng (李淳風) de la dinastía Tang creó uno en el año 633 d.C. con tres capas esféricas para calibrar múltiples aspectos de las observaciones astronómicas, llamándolos 'nidos'. (chung). También fue responsable de proponer un plan para tener un tubo de observación montado en la eclíptica para una mejor observación de las latitudes celestes. Sin embargo, fue el astrónomo, matemático y monje chino Tang Yi Xing en el siglo siguiente quien lograría esta adición al modelo de la esfera armilar. Se encontraron montajes de eclípticas de este tipo en los instrumentos armilares de Zhou Cong y Shu Yijian en 1050, así como en la esfera armilar de Shen Kuo de finales del siglo XI, pero después de ese momento ya no se emplearon en los instrumentos armilares chinos. hasta la llegada de los jesuitas europeos.
En el año 723 d. C., Yi Xing (一行) y el funcionario del gobierno Liang Ling-zan (梁令瓚) combinaron el globo celestial accionado por agua de Zhang Heng con un dispositivo de escape. Con los tambores golpeando cada cuarto de hora y las campanas sonando automáticamente cada hora completa, el dispositivo también era un reloj llamativo. La famosa torre del reloj que el erudito chino Su Song construyó en 1094 durante la dinastía Song emplearía el escape de Yi Xing con palas de ruedas hidráulicas llenas de goteo de clepsidra, y accionaría una esfera armilar de coronación, un globo celeste central y maniquíes operados mecánicamente. que saldrían por puertas mecánicamente abiertas de la torre del reloj en momentos específicos para hacer sonar campanas y gongs para anunciar la hora, o para sostener placas anunciando momentos especiales del día. También estuvo el científico y estadista Shen Kuo (1031-1095). Siendo el funcionario principal de la Oficina de Astronomía, Shen Kuo fue un ávido estudioso de la astronomía y mejoró los diseños de varios instrumentos astronómicos: el gnomon, la esfera armilar, el reloj de clepsidra y el tubo de observación fijado para observar la estrella polar indefinidamente. Cuando se le pidió a Jamal al-Din de Bukhara que estableciera una 'Institución Astronómica Islámica' en la nueva capital de Khubilai Khan durante la dinastía Yuan, encargó una serie de instrumentos astronómicos, incluida una esfera armilar. Se señaló que "los astrónomos chinos los habían estado construyendo desde al menos 1092".
India
La esfera armilar se utilizó para la observación en la India desde tiempos remotos y se menciona en las obras de Āryabhata (476 d. C.). El Goladīpikā, un tratado detallado que trata sobre los globos y la esfera armilar, fue compuesto entre 1380 y 1460 EC por Parameśvara. Sobre el tema del uso de la esfera armilar en India, Ōhashi (2008) escribe: "La esfera armilar india (gola-yantra) se basaba en coordenadas ecuatoriales, a diferencia de la esfera armilar griega., que se basaba en coordenadas eclípticas, aunque la esfera armilar india también tenía un aro eclíptico. Probablemente, las coordenadas celestes de las estrellas de unión de las mansiones lunares fueron determinadas por la esfera armilar desde el siglo VII más o menos. También había un globo celeste girado por el agua que fluye."
Mundo helenístico y Roma antigua
El astrónomo griego Hiparco (c. 190 - c. 120 a. C.) reconoció a Eratóstenes (276 - 194 a. C.) como el inventor de la esfera armilar. Los nombres de este dispositivo en griego incluyen ἀστρολάβος astrolabos y κρικωτὴ σφαῖρα krikōtē sphaira "esfera anillada". El nombre en inglés de este dispositivo proviene en última instancia del latín armilla (círculo, pulsera), ya que tiene un esqueleto formado por círculos metálicos graduados que unen los polos y representan el ecuador, la eclíptica, los meridianos y los paralelos. Suele colocarse en su centro una bola que representa a la Tierra o, posteriormente, al Sol. Se utiliza para demostrar el movimiento de las estrellas alrededor de la Tierra. Antes de la llegada del telescopio europeo en el siglo XVII, la esfera armilar era el principal instrumento de todos los astrónomos para determinar las posiciones celestes.
En su forma más simple, que consiste en un anillo fijado en el plano del ecuador, la armilla es uno de los instrumentos astronómicos más antiguos. Ligeramente desarrollado, estaba atravesado por otro anillo fijado en el plano del meridiano. La primera era equinoccial, la segunda armilla solsticial. Las sombras se utilizaron como índices de las posiciones del sol, en combinación con divisiones angulares. Cuando se combinaron varios anillos o círculos que representaban los grandes círculos de los cielos, el instrumento se convirtió en una esfera armilar.
Las esferas armilares fueron desarrolladas por los griegos helenísticos y ya se usaban como herramientas de enseñanza en el siglo III a. En formas más grandes y precisas, también se utilizaron como instrumentos de observación. Sin embargo, la esfera armilar completamente desarrollada con nueve círculos quizás no existió hasta mediados del siglo II d. C., durante el Imperio Romano. Eratóstenes probablemente usó una armilla solsticial para medir la oblicuidad de la eclíptica. Hipparchus probablemente usó una esfera armilar de cuatro anillos. El geógrafo y astrónomo grecorromano Ptolomeo (c. 100–170 dC) describe su instrumento, el astrolabon, en su Almagest. Consistía en al menos tres anillos, con un círculo graduado dentro del cual podía deslizarse otro, portando dos pequeños tubos colocados uno frente al otro y sostenidos por una plomada vertical.
Oriente Medio y Europa medieval
Los astrónomos persas y árabes produjeron una versión mejorada de la esfera armilar griega en el siglo VIII, y escribieron sobre ella en el tratado de Dhat al-Halaq o El instrumento con los anillos por el astrónomo persa Fazari (d.c. 777). Se cree que Abbas Ibn Firnas (muerto en 887) produjo otro instrumento con anillos (esfera armilar) en el siglo IX que le dio al califa Muhammad I (gobernó entre 852 y 886). El astrolabio esférico, una variación tanto del astrolabio como de la esfera armilar, fue inventado durante la Edad Media en el Medio Oriente. Alrededor del año 550 d. C., el filósofo cristiano John Philoponus escribió un tratado sobre el astrolabio en griego, que es el tratado más antiguo existente sobre el instrumento. La primera descripción del astrolabio esférico se remonta al astrónomo persa Nayrizi (fl. 892–902). Los astrónomos musulmanes también inventaron de forma independiente el globo celeste, que se utilizó principalmente para resolver problemas de astronomía celeste. Hoy en día, quedan 126 instrumentos de este tipo en todo el mundo, el más antiguo del siglo XI. La altitud del sol, o la ascensión recta y la declinación de las estrellas podrían calcularse con estos ingresando la ubicación del observador en el anillo meridiano del globo.
La esfera armilar se reintrodujo en Europa Occidental a través de Al-Andalus a fines del siglo X con los esfuerzos de Gerbert d'Aurillac, el posterior Papa Silvestre II (r. 999–1003). El Papa Silvestre II aplicó el uso de tubos de observación con su esfera armilar para fijar la posición de la estrella polar y registrar medidas para los trópicos y el ecuador.
Corea
Las ideas chinas sobre astronomía e instrumentos astronómicos se introdujeron en Corea, donde también se lograron nuevos avances. El rey Sejong el Grande de Joseon ordenó a Jang Yeong-sil, un inventor coreano, que construyera una esfera armilar. La esfera, construida en 1433, recibió el nombre de Honcheonui (혼천의,渾天儀).
El Honcheonsigye, una esfera armilar activada por un mecanismo de reloj en funcionamiento, fue construido por el astrónomo coreano Song Iyeong en 1669. Es el único reloj astronómico que queda de la dinastía Joseon. El mecanismo de la esfera armilar sucedió al de la esfera armilar (Honŭi 渾儀, 1435) y la esfera celestial (Honsang 渾象, 1435) de la era Sejong, y al de Jade Clepsydra (Ongnu 玉漏, 1438). aparato de transporte solar. Dichos mecanismos son similares a la esfera armilar de Ch'oe Yu-ji (崔攸之, 1603~1673) (1657). La estructura del tren que va en el tiempo y el mecanismo de liberación de golpe en la parte del reloj está influenciado por el escape de la corona que se desarrolló a partir del siglo XIV y se aplica al sistema de engranajes que se mejoró hasta mediados del siglo XVII en Occidente. -estilo de relojería. En particular, el dispositivo de cronometraje del reloj armilar de Song I-yŏng adopta el sistema de reloj de péndulo de principios del siglo XVII que podría mejorar notablemente la precisión de un reloj.
Renacimiento
El astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601) realizó otros avances en este instrumento, y construyó tres grandes esferas armilares que utilizó para medir con gran precisión las posiciones de las estrellas y los planetas. Fueron descritos en su Astronomiae Instauratae Mechanica.
Las esferas armilares se encontraban entre los primeros dispositivos mecánicos complejos. Su desarrollo condujo a muchas mejoras en las técnicas y el diseño de todos los dispositivos mecánicos. Los científicos del Renacimiento y las figuras públicas a menudo tenían sus retratos pintados mostrándolos con una mano en una esfera armilar, que representaba el colmo de la sabiduría y el conocimiento.
La esfera armilar sobrevive como útil para la enseñanza, y puede describirse como un globo celeste esquelético, la serie de anillos representa los grandes círculos de los cielos y gira sobre un eje dentro de un horizonte. Con la tierra como centro, tal esfera se conoce como ptolemaica; con el sol como centro, como copernicano.
Escultura del científico inglés del siglo XIII, Roger Bacon, con una esfera armillaria, Oxford University Museum of Natural History
Chica joven con un instrumento astronómico, por Jan Gossaert, c. 1520-1540
Retrato en la primera pieza de Antoine Crespin Profetas par l'astrologue du treschrestien Roy de France et de Madame la Duchesse de Savoye, Lyon, Francia, 1572
Alegoría del ingenio por Giuseppe Crespi, c. 1695
Alegoría de las Artes, por Francesco de Mura, c. 1750
Una representación de una esfera armilar está presente en la bandera moderna de Portugal y ha sido un símbolo nacional desde el reinado de Manuel I.
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Globo celeste sin costuras
En la década de 1980, Emilie Savage-Smith descubrió varios globos celestes sin costuras en Lahore y Cachemira. Los objetos huecos generalmente se moldean en dos mitades, y Savage-Smith indica que la fundición de una esfera sin costuras se consideraba imposible, aunque se han utilizado técnicas como el moldeo rotacional desde al menos los años 60 para producir esferas sin costuras similares. El primer globo sin costuras fue inventado en Cachemira por el astrónomo y metalúrgico musulmán Ali Kashmiri ibn Luqman en 1589–90 (AH 998) durante el reinado de Akbar el Grande; otro fue producido en 1659–60 (1070 AH) por Muhammad Salih Tahtawi con inscripciones en árabe y sánscrito; y el último fue producido en Lahore por un astrónomo y metalúrgico hindú Lala Balhumal Lahori en 1842 durante el reinado de Jagatjit Singh Bahadur. Se produjeron 21 globos de este tipo, y estos siguen siendo los únicos ejemplos de globos de metal sin costura. Estos metalúrgicos mogoles utilizaron el método de fundición a la cera perdida para producir estos globos.
Juegos Paralímpicos
Desde el 1 de marzo de 2014 se ha utilizado un modelo basado en obras de arte de una esfera armilar para encender la llama del patrimonio paralímpico en el estadio Stoke Mandeville, Reino Unido. La esfera incluye una silla de ruedas que el usuario puede girar para encender la llama como parte de una ceremonia para celebrar el pasado, presente y futuro del Movimiento Paralímpico en el Reino Unido. La esfera armilar fue creada por el artista Jon Bausor y se utilizará para futuros eventos de Heritage Flame. La llama de la primera ceremonia fue encendida por la medallista de oro de Londres 2012, Hannah Cockroft.
Heráldica y vexilología
La esfera armilar se usa comúnmente en heráldica y vexilología, siendo conocida principalmente como un símbolo asociado con Portugal, el Imperio portugués y los descubrimientos portugueses.
A finales del siglo XV, la esfera armilar se convirtió en el distintivo heráldico personal del futuro rey Manuel I de Portugal, cuando aún era príncipe. El intenso uso de este distintivo en documentos, monumentos, banderas y otros soportes, durante el reinado de Manuel I, transformó la esfera armilar de un simple símbolo personal a uno nacional que representaba al Reino de Portugal y en particular a su Imperio de Ultramar. Como símbolo nacional, la esfera armilar continuó en uso tras la muerte de Manuel I.
En el siglo XVII, se asoció con el dominio portugués de Brasil. En 1815, cuando Brasil obtuvo el estatus de reino unido con el de Portugal, su escudo de armas se formalizó como una esfera armilar dorada en un campo azul. En representación de Brasil, la esfera armilar también se hizo presente en las armas y la bandera del Reino Unido de Portugal, Brasil y los Algarves. Cuando Brasil se independizó como imperio en 1822, la esfera armilar siguió estando presente en sus armas nacionales y en su bandera nacional. La esfera celeste de la actual Bandera de Brasil reemplazó a la esfera armilar en 1889.
La esfera armilar se reintrodujo en las armas nacionales y en la bandera nacional de Portugal en 1911.
