Instrumentos astronômicos
Torquetum
O torquetum é um instrumento astronômico medieval complexo e sofisticado usado para medir os três conjuntos de coordenadas astronômicas: horizonte, equatorial e eclíptica. Como uma ferramenta mecânica, o torquetum também poderia interconverter entre esses conjuntos de coordenadas sem o uso de cálculos e para demonstrar as relações desses conjuntos de coordenadas. O dispositivo serviu como um computador analógico.
Os primeiros relatos conhecidos do torquetum são os de Bernardus de Virduno (Bernard de Verdun) no Tractocatum totum astrologium e Franco de Polonia. O mais antigo manuscrito conhecido do relato de Franco é datado de 1284. Pedro de Limoges, autor de Um Tratado Moral sobre o Olho ou Sobre o Olho Moral, um guia popular para padres católicos usou um torquetum para medir a posição inicial do cometa de 1299 em o décimo oitavo grau de Touro.
O conhecimento desse instrumento foi revivido no século XIII, e nos séculos XV e XVI houve muito interesse em projetar versões dele, das quais apenas algumas sobreviveram.
O relato mais conhecido, e certamente a imagem mais comumente reproduzida de um torquetum, é o de Peter Apian (1495-1552), de Nuremberg, um dos principais fabricantes de instrumentos no início do século XVI. Em 1532 ele publicou um artigo e descreveu os fundamentos do instrumento.
Em 1540, Apian publicou seu segundo grande trabalho, o Astronomicum Caesarium, incluindo suas observações pioneiras sobre cometas. Esta foi a primeira descrição científica de cometas além de suas posições no céu, descrevendo as aparições de cinco cometas (incluindo Halley) e o fato de que suas caudas sempre apontam para o lado oposto do Sol.
Mais detalhes sobre o Torquetum aqui:
http://users.humboldt.edu/rpaselk/EarlySciInstSite/Instruments/Torquetum/Turq.html
Esfera armilar
A esfera armilar é um instrumento de astronomia aplicado em navegação que consta de um modelo reduzido do cosmos . Estima-se que foi desenvolvido ao longo do tempo, através de observações minuciosas do movimento aparente dos astros em torno da Terra.
A esfera armilar foi desenvolvida ao longo dos tempos por inúmeros povos que habitavam o lado asiático e seus registros constam em pinturas de cerâmica e documentos que os chineses durante o século I A.C. já (Dinastia Han) se conheciam a esfera armilar, sabe-se também, que nessa época, um astrônomo chinês Zhang Heng considerado a primeira pessoa a usar engrenagens e mecanismos de articulação hidráulicas no eixo da esfera armilar para reproduzir os movimentos da mecânica celeste para fins didáticos, entretanto o nome do instrumento vem do latim armilla ("bracelete"), visto que tem um esqueleto feito de anéis concêntricos articulados nos polos com escala de graduações e outros perpendiculares representando o equador, a eclíptica, indicando o curso do Sol em relação às estrelas de fundo para os 365 dias do ano, os meridianos e os paralelos.
Calendário Astronômico Mecânico de Al-Burini
Muitos instrumentos astronômicos mecânicos com engrenagens foram inventados no mundo muçulmano. Estes instrumentos foram projetados para produzir uma exibição contínua da posição atual do Sol e dos planetas.
O calendário de Al Burini é um dispositivo com oito rodas de engrenagem ilustrado por al-Biruni em 996, de modo que este mecanismo pode ser considerado um ancestral dos astrolábios e relógios astronômicos.
Maiores detalhes:
http://www.jgiesen.de/gears/index.html
Orloj
O Orloj é composto de três componentes principais: o mostrador astronômico, representando a posição do Sol e da Lua no céu, além de mostrar vários detalhes celestes.
Mas detalhes:
Carruagem que aponta para o sul
Esta carruagem tem algumas propriedades interessantes. Primeiro, embora isso possa parecer óbvio, funciona em qualquer superfície lisa.
E também funcionará em uma superfície curva cujo raio de curvatura é extremamente grande em comparação com a base da roda do carro.
Por exemplo, uma carruagem com uma distância entre eixos de dois metros viajando na Terra, cujo raio é de cerca de 6,370 km, quase 3,2 milhões de vezes maior do que a sua distância entre eixos, exibirá um erro insignificante. (A curvatura local, por outro lado, pode ser muito mais importante.) Ela também funcionará em qualquer superfície curva, não importa quão curvada seja. (contanto que, é claro, a curvatura não seja inferior á distância dos eixos), Se estiver viajando ao longo de uma geodésica, ou seja, o caminho mais curto entre dois pontos.
Podemos imaginar colocando este modelo, cuja distância entre eixos é de 15 centímetros, em, por exemplo, um globo de 40 centímetros. Se você roda o modelo ao longo de um grande círculo, como o equador, cada roda percorre uma distância menor que o corpo do carro, mas como as rodas estão igualmente espaçadas em torno do grande círculo, essa diferença é a mesma para ambas as rodas. Portanto, eles giram na mesma velocidade e o ponteiro mantém sua orientação. Se você tentasse isso em qualquer outro caminho, por exemplo, um círculo sobre um dos trópicos, as rodas viajariam em velocidades diferentes, e o ponteiro giraria conforme a movimentação da carruagem.
Mais detalhes:
http://web.physics.ucsb.edu/~lecturedemonstrations/Composer/Pages/92.36.html
http://odts.de/southptr/plans/macot.PDF
Anel Astronômico
O instrumento consiste em três anéis, cada um representando o equador celeste, a declinação e o meridiano.
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Pode ser usado como um mostrador solar para informar a hora, se a latitude e a estação aproximadas forem conhecidas, ou para informar a latitude, se a hora for conhecida ou observada (no meio-dia solar).
ASTROLÁBIO
É um instrumento naval antigo, usado para medir a altura dos astros acima do horizonte. Inventado por Hiparco de Nicéia, era usado para determinar a posição dos astros no céu e foi por muito tempo (até ao século XVIII) utilizado como instrumento para a navegação marítima com base na determinação da posição das estrelas no céu. Mais tarde foi simplificado e substituído pelo Sextante.
O astrolábio náutico é constituído simplesmente por um aro graduado, com um eixo no centro, seguro por uma armação em cruz, e uma mira ou alidade, a chamada medeclina – medeclina ou alidade é a peça móvel que serve de mira num astrolábio ou noutro instrumento de medir ângulos. Essa peça ajusta-se na direção do astro ou do objecto visado (pode, por exemplo, pretender medir-se o ângulo entre dois pontos da costa, para estimar a posição ou ponto do navio no mar costeiro). A posição marcada pela medeclina é depois registada numa escala graduada. - que roda nesse eixo. Trata-se de um instrumento mais pesado e mais robusto do que o astrolábio planisférico. Não oferece grande resistência ao vento e mantém-se mais facilmente na vertical, mesmo nas difíceis condições da navegação de alto mar.
Muitos dos astrolábios encontrados são de origem portuguesa, fato reconhecido por estarem assinados ou por exibirem marcas ou características que confirmam a sua nacionalidade: marcas de fabricante ou escala zenital. Efetivamente os astrolábios portugueses distinguiam-se por apresentarem uma escala angular com origem no zênite ao contrário de outros cuja escala era de altura do astro, com origem no horizonte.
Quando os navegadores se aproximaram do equador e, por maior razão, quando se deslocaram para o hemisfério sul, onde a Polar deixa de se ver, a medida da latitude pela estrela do norte tornou-se impossível. A sul do equador, não há nenhuma estrela facilmente observável que desempenhe as funções de Polar do sul. Utilizou-se o Regimento da Cruzeiro do Sul, com base na estrela Alfa desta constelação, mas o método não foi muito utilizado, talvez por essa estrela se encontrar bastante afastada do Pólo. Usou-se, isso sim, o regimento do Sol ao meio-dia, pelo que se calculava a latitude pela altura meridiana deste astro, isto é, a sua altura diária máxima, comparando-a com a declinação do Sol, que se conhecia para cada dia do ano pelos almanaques, o primeiro dos quais devemos a Abraão Zacuto.
Os astrolábios náuticos usados para medir a altura do Sol diferiam dos usados para medir a altura das estrelas. Os orifícios da mira eram mais estreitos e, em vez de espreitar por eles, os pilotos suspendiam o astrolábio à altura da cintura e rodavam a medeclina até conseguirem que a luz do Sol passasse através dos dois orifícios e se projectasse no chão ou noutra superfície. No aro graduado mediam então a altura do Sol. Sugestivamente, chamava-se a este processo a «pesagem do Sol». Foi pesando o Sol com astrolábios náuticos que os marinheiros portugueses singraram pelo Atlântico, Índico e Pacífico.
Octante
Em 1731 John Hadley apresenta à Royal Society uma proposta de um instrumento novo. Trata-se do octante um instrumento que permitia tomar alturas de astros por meio de dois espelhos. É assim o primeiro aparelho da família dos instrumentos de dupla reflexão.
Visava-se o horizonte e a imagem reflectida do astro era trazida para o mesmo campo de visão do observador. Muito mais simples e rigoroso que o astrolábio, quadrante e a balestilha e que finalmente dava um grande impulso à possibilidade da obtenção da longitude com algum rigor. Os octantes antigos eram fabricados em madeira, normalmente mogno ou ébano, com a escala num limbo em marfim, osso ou latão. Já tinham vidros coloridos de modo a poder-se apontar ao sol protegendo a vista. A escala no início era em diagonal com subdivisões do tipo nónio de Pedro Nunes ou Vernier.
O octante ou oitante, chamado assim pela sua forma de um sector circular de 45º, permite medir angulos até 90º (dobro de um oitavo do circulo).
Sextante
O funcionamento do sextante é simples. O objectivo é medir um ângulo entre dois objecto. Pega-se firme o instrumento e visa-se o horizonte através da luneta e movendo a alidade temos de levar a imagem reflectida do astro a coincidir com a imagem do horizonte visada diretamente. Se o astro visado é grande, como o sol ou a lua, a coincidência com o horizonte faz-se pelo limbo (borda) superior ou inferior do astro. A alidade indica no limbo do sextante o valor do ângulo medido.
Sextante Português
Foi criado com o objetivo de aplicar ao serviço aéreo os instrumentos e processos utilizados pelos navios, tornando-se possível a um avião o conhecimento da sua longitude e latitude através da altura do sol ou das estrelas. Era, todavia, igualmente necessário adaptar ao ar o processo de cálculo das referidas coordenadas, tornando-o rápido e automático, o que passou por um estudo de simplificação dos processos de cálculo náutico levado a cabo por Gago Coutinho e Sacadura Cabral.
Para a utilização no ar deste instrumento portátil, onde raramente se distingue a linha do horizonte, foi-lhe adaptado um nível especial, o qual, respeitando os princípios de Newton, substituiu a linha do horizonte utilizada pelos navios para lhes dar a vertical. Neste contexto, respeitava-se o princípio fundamental do sextante que consiste em, mediante a sua movimentação com a mão, fazer coincidir no campo do óculo, as imagens do astro, pelo que a nova curvatura de nível (nível de bolha de raio especial) obedecia a um raio pré-determinado. Esta foi, sem dúvida, a grande novidade introduzida pelo Almirante Gago Coutinho.
Para além destas inovações, o sextante modificado por Gago Coutinho, que ele modestamente designava de «Astrolábio de Precisão», contava ainda com a introdução completa de iluminação eléctrica e de um óculo especial que focava simultaneamente o astro e a bolha de nível. Podemos ainda acrescentar à sua plêiade de inovações a adopção ao uso da mão esquerda, permitindo que a direita ficasse livre para o registo das horas do cronómetro e das alturas lidas no Astro (bolha). Estes princípios de vanguarda foram depois adoptados a todos os sextantes, tanto para uso aéreo como para uso marítimo ( quando é noite ou se verifica neblina), verificando-se a sua expansão internacionalmente. No entanto, o sextante só se tornou conhecido e triunfou como instrumento preciso e necessário, após o sucesso obtido com a sua utilização na viagem Lisboa – Rio de Janeiro.
Note-se que este aparelho resolveu muitos dos problemas (se não todos) da Navegação Aérea e/ou Navegação Marítima, sendo este sextante ainda hoje utilizado, muitas vezes, para comprovar os meios modernos e mais expeditos de grande precisão em navegação.
https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomy_in_the_medieval_Islamic_world
