Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Навигациялық құрал
Navigational instrument
Бакаль – әсіресе Күн мен Ай сияқты аспан денелерінің биіктігін өлшеу үшін қолданылған навигациялық құрал. Күнді бақылау кезінде пайдаланушылар Күнді өзінің артына алып (содан аты да келген), көкжиек жақтауындағы жоғарғы жақтаудың көлеңкесін байқаған. Оны ағылшын теңізшісі Джон Дэвис 1594 жылы «Теңізшінің құпиялары» атты кітабында сипаттаған.
The backstaff is a navigational instrument that was used to measure the altitude of a celestial body, in particular the Sun or Moon. When observing the Sun, users kept the Sun to their back (hence the name) and observed the shadow cast by the upper vane on a horizon vane. It was invented by the English navigator John Davis, who described it in his book Seaman's Secrets in 1594.
Арқалық құрамның түрлері
Бакастаф – көлеңке проекциясы арқылы күннің биіктігін өлшейтін кез келген құралдың атауы. Күннің биіктігін кері бақылау арқылы өлшеу идеясының авторы Томас Харриот болған деп есептеледі. Кросс-штафтан дамыған көптеген түрлі құралдарды бакастафтарға жатқызуға болады. Навигациялық құралдар тарихында тек Дэвис квадранты ғана басымдық сақтап қалды. Шындығында, Дэвис квадранты бакастафпен бірдей ұғымды білдіреді. Алайда, Дэвис мұндай құралды жасаған бірінші де, соңғы адам да емес, басқа да авторлары қарастырылады.
Backstaff is the name given to any instrument that measures the altitude of the sun by the projection of a shadow. It appears that the idea for measuring the sun's altitude using back observations originated with Thomas Harriot. Many types of instruments evolved from the cross staff that can be classified as backstaffs. Only the Davis quadrant remains dominant in the history of navigation instruments. Indeed, the Davis quadrant is essentially synonymous with backstaff. However, Davis was neither the first nor the last to design such an instrument and others are considered here as well.
Дэвис квадранты
Капитан Джон Дэвис 1594 жылы артқы құрамның бір түрін ойлап тапты. Дэвис сол кездегі аспаптарды, мысалы, теңізші астролябін, квадрантты және кресттік таяқты жақсы білген. Ол әрқайсысының кемшіліктерін аныдап, оларды азайтуға және күннің биіктігін анықтаудың қарапайымдылығы мен дәлдігін арттыруға бағытталған жаңа құрал жасауға тырысты. Квадранттық таяқтың алғашқы нұсқасы 1-суретте көрсетілген. Онда таяққа доға бекітілген, ол таяқ бойымен жылжуға мүмкіндік берді (формасы маңызды емес, бірақ иісті форма таңдалды). Доға (А) көкжиекке (В) көлеңке түсіретіндей етіп орналастырылды. Теңізші таяқ бойымен қарап, көкжиекті көру үшін көкжиек жақтауындағы ойықтан көкжиекке қарады. Доғаны көлеңке көкжиекпен сызықтасқанша жылдыру арқылы, күннің бұрышы градуировкаланған таяқтан оқылды. Бұл қарапайым квадрант болғанмен, қалағандай дәл болмады. Құралдың дәлдігі таяқтың ұзындығына байланысты, бірақ ұзын таяқ құралды қолдануды қиындатты. Бұл құралмен өлшенетін ең жоғары биіктік 45° құрады. Оның квадрантының келесі нұсқасы 2-суретте көрсетілген. Осылайша Дэвис квадранттың құрылымын кішкентай және үлкен доғаны қамтитын етіп оңтайландыра алды, бұл үлкен радиустағы бір доғалы квадранттың тиімді дәлдігін қамтамасыз етті, бірақ құралдың өзін тым үлкен етуден сақтады. Бұл құрал түрі артқы құраммен синонимге айналды. Бұл ең көп қолданылатын артқы құрамның бірі болды. Еуропалық теңізшілер оны «Ағылшын квадранты» деп атады. Дэвис квадрантының кейінгі модификациясы – көлеңке жақтауын Флэмстид әйнегімен алмастыру, бұл идеяны Джон Флэмстид ұсынды. Бұл көлеңке орнына күннің суретін көкжиек жақтауына проекциялайтын линзаны жақтауға орналастырды. Бұл аспан тұманды немесе аздап бұлтты болған жағдайда тиімді болды, себебі көлеңке көрінбейтін көкжиекте күннің әлсіз суреті жарықтап көрінетін. Көлеңке жақтауының биіктігін орнату арқылы өлшенетін бұрыштардың диапазоны белгіленді. Қақпақ таяқ бойымен жылдырылып, бұрыш таяқтағы градуировкаланған шкаладан оқылды. Көз жақтауы (С) және көкжиек жақтауы (В) көкжиекпен көзбен сәйкестендірілді. Көлеңке жақтауының көлеңкесі көкжиек жақтауына түсіріліп, көкжиекпен сызықтасқанда бұрыш анықталды. Іс жүзінде құрал дәл болды, бірақ Дэвис квадрантына қарағанда қолдануда қиындықтар тудырды. Бастапқыда көлденең және аула 45° бұрышпен біріктірілген күйде орнатылады. Құрал көлденең болуы үшін ұсталады (навигатор көкжиекті көру үшін аула бойымен қарауына көмектеседі). Егер көлденеңнің қозғалысы ғана осыны іске асыра алса, биіктік көлденеңнің градуировкасы бойынша анықталады. Егер күн тым жоғары болса, соқпақтың көлденең ойығы босатылып, көлеңке 90° белгісіне түсуі үшін соқпақ жылдырылады. Содан кейін аула биіктікті көрсетеді. Бұл құрал өте дәл болды, себебі дәстүрлі кресттік таяқпен салыстырғанда градуировкалар жақсы араласқан. Дегенмен, ол ауыр және желде қолдану қиын болды.
Captain John Davis invented a version of the backstaff in 1594. Davis was a navigator who was quite familiar with the instruments of the day such as the mariner's astrolabe, the quadrant and the cross staff. He recognized the inherent drawbacks of each and endeavoured to create a new instrument that could reduce those problems and increase the ease and accuracy of obtaining solar elevations. One early version of the quadrant staff is shown in Figure 1. It had an arc affixed to a staff so that it could slide along the staff (the shape is not critical, though the curved shape was chosen). The arc (A) was placed so that it would cast its shadow on the horizon vane (B). The navigator would look along the staff and observe the horizon through a slit in the horizon vane. By sliding the arc so that the shadow aligned with the horizon, the angle of the sun could be read on the graduated staff. This was a simple quadrant, but it was not as accurate as one might like. The accuracy in the instrument is dependent on the length of the staff, but a long staff made the instrument more unwieldy. The maximum altitude that could be measured with this instrument was 45°. The next version of his quadrant is shown in Figure 2. Thus Davis was able to optimize the construction of the quadrant to have both a small and a large arc, allowing the effective accuracy of a single arc quadrant of large radius without making the entire instrument so large. This form of the instrument became synonymous with the backstaff. It was one of the most widely used forms of the backstaff. Continental European navigators called it the English Quadrant. A later modification of the Davis quadrant was to use a Flamsteed glass in place of the shadow vane; this was suggested by John Flamsteed. This placed a lens on the vane that projected an image of the sun on the horizon vane instead of a shadow. It was useful under conditions where the sky was hazy or lightly overcast; the dim image of the sun was shown more brightly on the horizon vane where a shadow could not be seen.). By setting the shadow vane height, the range of angles that could be measured was set. The transom could be slid along the staff and the angle read from one of the graduated scales on the staff. The sight vane (C) and horizon vane (B) were aligned visually with the horizon. With the shadow vane's shadow cast on the horizon vane and aligned with the horizon, the angle was determined. In practice, the instrument was accurate but more unwieldy than the Davis quadrant. Initially, the transom and yard are set so that the two are joined at their respective 45° settings. The instrument is held so that the yard is horizontal (the navigator can view the horizon along the yard to assist in this). The socket is loosened so that the transom is moved vertically until the shadow of the vane is cast at the yard's 90° setting. If the movement of just the transom can accomplish this, the altitude is given by the transom's graduations. If the sun is too high for this, the yard horizontal opening in the socket is loosened and the yard is moved to allow the shadow to land on the 90° mark. The yard then yields the altitude. It was a fairly accurate instrument, as the graduations were well spaced compared to a conventional cross staff. However, it was a bit unwieldy and difficult to handle in wind.
Бенджамин Коул квадранты
Навигация әлеміндегі октанттар жинағына кейін қосылған бұл құрал 1748 жылы Бенджамин Коулмен ойлап табылды.
A late addition to the collection of backstaves in the navigation world, this device was invented by Benjamin Cole in 1748.
Көлденең бұрыштық квадрант
Эдмунд Гунтер шамамен 1623 жылы теңдестірілген садақ квадрантын, сонымен қатар теңізшінің садағы деп аталатын құралды ойлап тапты. Оның аты садақтың нығазымен ұқсас болғандықтан осылай аталады. Бұл құралдың ерекшелігі – доғасы 120° болса да, 90° доға ретінде градуировкаланған. Сондықтан, доғадағы бір градустың бұрыштық аралығы бір градустан сәл артық. Құралдың мысалдары 0°-тан 90°-ға дейін градуировкаланған немесе доғаның орта тұсына бағытталған екі көріністі 0°-тан 45°-қа дейінгі сегменттерімен кездеседі. Құралда үш жақтауы бар: көкжиекті бақылауға арналған тесігі бар көкжиек жақтауы (8-суреттегі А), көкжиек жақтауына көлеңке түсіруге арналған көлеңке жақтауы (Б) және навигатордың көкжиекті және көкжиек жақтауындағы көлеңкені бақылауға арналған бақылау жақтауы (С). Бұл құралдың бір мезгілде деңгейде болуын қамтамасыз етеді және бір уақытта күннің биіктігін өлшейді. Биіктік – көлеңке және бақылау жақтауларының бұрыштық орналасуындағы айырмашылық. Бұл құралдың кейбір нұсқаларында жылдың әр күні үшін күннің солтүстік немесе оңтүстік ені доғада белгіленген. Бұл навигаторға көлеңке жақтауын күніне сәйкес орнатуға және құралдың биіктікті тікелей көрсетуіне мүмкіндік берді.
Edmund Gunter invented the cross bow quadrant, also called the mariner's bow, around 1623. It gets its name from the similarity to the archer's crossbow. This instrument is interesting in that the arc is 120° but is only graduated as a 90° arc. As such, the angular spacing of a degree on the arc is slightly greater than one degree. Examples of the instrument can be found with a 0° to 90° graduation or with two mirrored 0° to 45° segments centred on the midpoint of the arc. The instrument has three vanes, a horizon vane (A in Figure 8) which has an opening in it to observe the horizon, a shadow vane (B) to cast a shadow on the horizon vane and a sighting vane (C) that the navigator uses to view the horizon and shadow at the horizon vane. This serves to ensure the instrument is level while simultaneously measuring the altitude of the sun. The altitude is the difference in the angular positions of the shadow and sighting vanes. With some versions of this instrument, the sun's declination for each day of the year was marked on the arc. This permitted the navigator to set the shadow vane to the date and the instrument would read the altitude directly.