Rodzaj | Zegar słoneczny |
---|
W gnomonicznej , o południk jest instrumentem lub konstrukcja pozwala zlokalizować dokładne moment południa słonecznego . Ten wpis jest wykonany z cienia końca stylu, który przecina linię południka, ślad południka , na podporze najczęściej pionowej lub poziomej. Jest to w pewnym sensie zegar słoneczny sprowadzony do najprostszego wyrazu.
Możemy wyróżnić tutaj dwa rodzaje południków: południki „zwykłe” i południki „astronomiczne”:
Dziś, wyszły z użycia, odradzają się dzięki pasjonatom gnomoniki, w formach zależnych tylko od wyobraźni ich twórców.
Te południki są w rzeczywistości tylko zegarami słonecznymi, których zakres godzin jest zredukowany do minimum około południa. Są one w większości pionowe i zewnętrzne i można je znaleźć, podobnie jak tarcze, na kościołach, rezydencjach i budynkach użyteczności publicznej, gdzie każdy może przyjść i ustawić swój zegarek w południe.
Mają te same elementy co tarcze, w swojej najprostszej formie, styl rzucający cień na stół, na którym rysowana jest linia południa słonecznego:
StylRzadko jest biegunowy lub prosty. Rzeczywiście, w tych dwóch przypadkach granice cienia rzucanego na stół są raczej niewyraźne, a odczyt niezbyt precyzyjny. Preferowany jest od fałszywego stylu punktowego, zmaterializowanego przez muszlę oczną przekłutą w dużym dysku przymocowanym do stołu za pomocą statywu (trzy nóżki, które zapewniają sztywność systemu). Talerz tworzy obszar cienia na stole. W centrum tej strefy cienia muszla oczna utworzy plamkę światła o dość wyraźnym zarysie, która będzie dobrze kontrastować z cieniem na obrzeżach. Tak więc stwierdzenie o godzinie południa będzie dokładniejsze.
Kiedy południk nie znajduje się już na zewnątrz, ale wewnątrz budynku, promienie słoneczne przechodzą przez otwór zwany także oculus przebity w ścianie; w tym przypadku muszla oczna umieszczona w oculusie nazywana jest raczej gnomonem .
Najczęściej jest pionowy. Linia południa sama w sobie jest pionowa. Aby zwiększyć dokładność odczytu, wielkość południków jest zazwyczaj większa niż wymiary zwykłych tarcz; ponadto tarcza i południk są czasami powiązane.
W naszych szerokościach geograficznych Słońce nie zawsze jest w południe. Aby uchwycić możliwy promień słoneczny jakiś czas przed lub po południu, inne linie czasu i ich podpodziały można dodać symetrycznie względem linii środkowej. Istnieją zatem dodatkowe linie od pięciu w ciągu pięciu minut i/lub od kwadransa do kwadransa w odstępie najczęściej ± 1 godziny.
Prosty południk z linią południową (ok. 1750).
Meridian z trzema liniami godzinowymi.
Łóżko dzienne z kolejkami kwadransowymi (ok. 1719).
Łóżko dzienne z liniami 1/2 godziny (ok. 1670).
Na stole mogą być umieszczone dodatkowe wskazania: łuki dobowe lub linie deklinacji , wskazujące przesilenia i równonoce , znaki zodiaku itp. Ich przeznaczenie jest przede wszystkim dekoracyjne; pokazują również, że południk i kalendarz są zgodne.
Podczas XVIII -tego wieku, pojawia się potrzeba nie będą wypłacane na prawdziwej południe czasu słonecznego, który zmienia się codziennie w zależności od równania czasu , ale aby wykorzystać średnią lokalną chwila południem, zgodnie z normalnym funkcjonowaniem zegarka. Meridiany zostaną następnie wzbogacone o krzywą ósemkową, której pochodzenie przypisuje się we Francji Grandjeanowi de Fouchy .
Południk przy ratuszu w Rennes (post. 1743).
Złożony południk w Troyes (1764).
Stowarzyszenie zegarowo-południkowe w Aix-en-Provence (1864).
Zegar, tarcze i południk w Parmie (1828).
Linia południka i jej linie pomocnicze są wyznaczane klasycznymi metodami gnomonicznymi.
Dziś wyspecjalizowane oprogramowanie pozwala kilkoma kliknięciami narysować zegary słoneczne i południki, w szczególności Shadows opracowane przez François Blateyron.
Na początku meridiany są z pewnością powiązane z gnomonem . Gdy tylko na ziemi zostanie narysowana linia łącząca stopę gnomona z punktem, w którym rzucany cień jest minimalny – dla każdego słonecznego dnia – mamy południk (gnomon + południk).
NajstarszyZwykłe południki, służące jedynie do wskazywania momentu południa słonecznego, miały w średniowieczu nielicznych prekursorów. Więc :
Dopiero w XVI -tego wieku, które dadzą południk południa do społeczności. Nieliczne zachowane rzadkie przykłady znajdują się na budynkach religijnych, rzadziej cywilnych:
W tym okresie wszędzie rozkwitnie stosowanie leżanek; we Francji jest ich prawie 200.
Będą zdobić fasady katedr, kościołów i klasztorów, zamków, pałaców książęcych i dworów, ale także miejsc użyteczności publicznej, takich jak szpitale, kolegia, place, mosty i skrzyżowania dróg itp. Ich rozprzestrzenianie się będzie odpowiadać postępowi zegarmistrzostwa.
Huygens wynalazł wahadło zegarowe w latach sześćdziesiątych XVII wieku Jest to znaczący krok, który zostanie wkrótce wdrożony w Akademii Nauk w Paryżu . Od 1670 r. zegary mogły wskazywać astronomom sekundy z dużą niezawodnością. Z drugiej strony zegarki również ulegną poprawie i zostaną zminiaturyzowane. Tak więc od 1675 roku widzimy pojawienie się spiralnej sprężyny używanej jako regulator oraz tarcz zegarów i zegarków dwuwskazówkowych, gdzie minuty są następnie policzalne. Zamożne klasy zakochają się w tych nowych instrumentach i każdy będzie chciał mieć przy nich jak najdokładniejszy czas słoneczny.
Ale Słońce nie jest zbyt „regularne”: równanie czasu oznacza, że dzienne wahania mogą wynosić nawet minutę, a w sumie wahania te mogą sięgać około piętnastu minut. Stąd potrzeba częstego przychodzenia i sprawdzania, czy wskazanie twojego zegarka jest zgodne ze słońcem. Do tego służy zegar słoneczny, ale nie zawsze podaje on czas z dużą dokładnością. Będzie ona preferowana od prostych południków, gdzie moment lokalnego południa można ocenić z dokładnością do kilku sekund, wystarczającą jak na zegarki minutowe (środkowa wskazówka sekundowa pojawia się dopiero w okolicach lat 30. XVIII wieku).
Trzeba przyznać, że częste wizyty w meridianach staną się nużące. Słońce jest mniej regularne niż zegar i zegarek. Stopniowo, na przestrzeni dziesięcioleci, średni czas będzie zastępował czas rzeczywisty.
Pierwszy wśród astronomów, gdzie na przykład rektascensja gwiazdy jest wyrażona w średnich godzinach, standardowa metoda pochodząca od Jeana Picarda . Aby zastosować tę metodę, około 1730 r. Grandjean de Fouchy jako pierwszy zbudował jeden ze swoich pierwszych poziomych południków w Pałacu Luksemburskim z krzywą ósemkową, która pozwoliłaby mu bezpośrednio uchwycić średni czas w tym miejscu.
Jest jeden, współczesny z tym na dziedzińcu Hôtel de Montmor .
Kilka dekad później niektóre południki czasu rzeczywistego zostaną ozdobione tą samą krzywą ósemkową. Następnie stają się meridianami środkowymi.
W XIX -tego wieku, potrzebna jest średni czas. Zegary paryskie są ustawione na nowy czas w 1826 (a nie w 1816), po miastach Genewy w 1780, Londynie w 1792 i Berlinie w 1810. Zapotrzebowanie na południki tego typu będzie tak duże, że będą nawet produkowane seryjnie. Będzie to era „meridianów przemysłowych”. Pod koniec stulecia nastąpi urzędyzacja nowego czasu: ustawa z 14 marca 1891 r. dekretuje, że legalny czas we Francji i Algierii będzie średnim czasem paryskim .
Hotel Chenizot, Paryż, 1730?
Kościół św Marii Magdaleny, Avenches , XVIII -tego wieku.
Leżanka w stylu arabskim z funkcją kalendarza, Tunis , 1876 r.
Leżanka Chavin, Le Gua (Isère) , 1877.
Industrialna leżanka Urbaina Adama , Colmar , 1866.
Kościół św Wawrzyńca, Winterthur , XIX th wieku.
Stopniowo, w obliczu postępu zegarmistrzostwa i łączności telegraficznej, a potem telefonicznej, południki wyjdą z użycia. Jednak nie odejdą; entuzjaści nostalgii i gnomonizmu będą nadal utrzymywać i tworzyć nowe przykłady tych strażników czasu słonecznego; w ten sposób od początku XX wieku we Francji pojawiło się ponad pięćdziesiąt tradycyjnych meridianów.
Pomnik południka w Bari , 1987.
Zegar równikowy i południk w Colorado Springs , 2009.
Meridian w La Chapelle-aux-Lys , 2014.
Te „wielkie południki” zostały stworzone dla potrzeb astronomicznych dotyczących Słońca. Znajdują się w obserwatoriach i dużych budynkach, najczęściej w kościołach. Poziomo wskazują oczywiście południe słoneczne, ale w większości przypadków nie jest to ich główna funkcja: umożliwiają wyznaczenie dat przesileń i równonocy , dobowej deklinacji Słońca w południe, długości w roku i, wreszcie, nachylenie do ekliptyki .
Podobnie jak w przypadku ogólnodostępnych leżanek, składają się one z tych samych podstawowych elementów:
Proste formuły gnomoniczne pozwalają naszkicować schemat południka teoretycznego:
Teoretyczna wysokość Słońca w południe, ma postać:
H m = 90 ° - φ + δgdzie φ jest szerokość od miejsca i hemibursztynianu z deklinacji Słońca w rocznym ruchu.
W przesileniach przyjmuje następujące wartości:
h m sol = 90 ° - φ ± εgdzie ε jest nachyleniem ekliptyki rozważanej epoki. Ta ostatnia to także maksymalna deklinacja δ Słońca.
W punktach równonocy, gdzie δ = 0, będziemy mieli:
h m równ = 90 ° - φZnając φ i ε , możemy na przykład, podając sobie wysokość gnomonu, wywnioskować długość gruntu południka i vice versa.
Proponowane metody zgodne z tymi, które były najczęściej używane w celu odnalezienia wielkich meridianów aż do końca XVIII e wieku.
Powszechnie wiadomo, że cień gnomona na poziomym terenie jest najkrótszy w południe, ale między godziną 11 a 13 długość ta jest praktycznie stała, co powoduje dużą niepewność w przebiegu linii południka, która łączy stopę gnomona przy koniec cienia minimalnego. Prosta metoda geometryczna, stosunkowo precyzyjna, bardzo wcześnie zastąpiła pierwotną metodę.
Metoda przodków, znana od starożytności, to metoda „indiańskich kręgów” lub metoda równych cieni słonecznych.
W płaszczyźnie poziomej przyszłej linii południka wskaż na ziemi cztery do pięciu końców cienia gnomonu przed południem – na przykład między 9 a 10 rano – a następnie narysuj okręgi wyśrodkowane u podnóża gnomona i przechodząc przez wskazuje punkty orientacyjne. Po południu wskaż na te różne kręgi kolejne fragmenty końca cienia gnomonu. Połącz punkty znajdujące się na tym samym okręgu (równe cienie słoneczne), to dla wszystkich okręgów i narysuj prostopadłe dwusieczne uzyskanych odcinków (które z definicji przechodzą przez stopę gnomonu). Mediatorzy muszą być zdezorientowani: materializują linię południka.
Metoda jest ściśle dokładna tylko podczas przesileń, w których deklinacja Słońca jest praktycznie stała. Zauważ też, że równe cienie słoneczne odpowiadają równym wysokościom Słońca.
Metoda odpowiednich wysokościMetoda zaczyna się, podobnie jak poprzednia, od par równych wysokości Słońca przed południem i po południu: te chwile ujmuje się dobrym zegarem; ich średnia odpowiada chwili, gdy Słońce znajduje się w płaszczyźnie południka.
Metodę można było wdrożyć dopiero po dużych innowacjach. Są to przede wszystkim zegar sekund, który pojawił się około 1760 roku, co pozwala na precyzyjne uchwycenie momentów, a następnie opracowanie lunety celowniczej do pomiaru wysokości Słońca. Instrument ten będzie kwadrantem opracowanym przez Jeana Picarda . Będzie również pierwszym, w 1673, który zastosuje metodę odpowiednich wysokości do narysowania południka.
Prześledźmy realizację metody na dzień przesilenia letniego, kiedy deklinacja słoneczna jest stała i warunki pogodowe są najkorzystniejsze:
1 - Przygotowanie zegara sekundowego
W dni poprzedzające czytania zadbamy o to, aby był mniej lub bardziej dobrze przystosowany do regularnego spaceru. W tym celu będziemy obserwować kolejne przejścia danej gwiazdy w dowolnym pionie. Mogło to być nadawane przez pionowy drut celownika ćwierćokręgu pozostawiony w stałej pozycji lub po prostu przez ciężki drut materializujący, okiem obserwatora, pionową płaszczyznę. Pomiędzy dwoma pasażami, odpowiadającymi dniowi syderycznemu, czas odniesienia wynosi 23 h 56 m 4 s . W ten sposób będziemy mogli obserwować postęp wahadła (posuw, opóźnienie, stałość lub nie) i ewentualnie wziąć to pod uwagę później.
2 - Obserwacje ćwierćokręgu
Wystarczy zaobserwować górną krawędź Słońca na kilka godzin (około trzech) przed i po jego przejściu przez południk i odnotować momenty różnych odpowiadających im wysokości. Po korekcie, jeśli to konieczne, ze względu na ruch wahadła, chwila południa będzie odpowiadać średniej X słupkowi różnic czasu na wahadle między odpowiadającymi im wysokościami.
Aby narysować południk, na którym gnomon jest już na swoim miejscu i działa, konieczne jest wskazanie na ziemi śladu środka Słońca, z minuty na minutę, według zegara, prawdopodobnie około południa. Punkt południka odpowiadający słupkowi X zostanie uzyskany przez ekstrapolację między dwoma najbliższymi śladami otaczającymi wartość średniej.
Metoda na dowolny dzień roku
Aby znaleźć ślad południka w dniu innym niż dzień przesilenia, należy wprowadzić poprawkę uwzględniającą zmienność deklinacji Słońca w przedziale czasu obserwacji.
Picard był pierwszym, który to zrobił, Philippe de La Hire poda tabelę korekcyjną dla Paryża, później Euler i La Caille, wspomagani przez Lalande, podadzą własne formuły korekcyjne.
Dzięki południkom „możemy bezpośrednio uzyskać dostęp do podstawowych elementów rocznego ruchu Słońca, a mianowicie dat przesileń i równonocy, czasu trwania roku tropikalnego, deklinacji Słońca i nachylenia ekliptyki. »…
Wskazania dostarczane przez meridiany odnoszą się do pozornego Słońca. Ślad plamki świetlnej rzucanej przez muszlę oczną ma praktycznie eliptyczny kształt. W odczytach należy wziąć pod uwagę środek elipsy.
Odpowiadają one skrajnym położeniom plamki świetlnej na linii południka: minimum odpowiada dniu przesilenia letniego, kiedy Słońce jest najwyższe, maksimum odpowiada dniu przesilenia zimowego, kiedy Słońce jest najniższe. Wiemy, że odległość między ekstremum odpowiada tylko z grubsza pół roku.
RównonoceRównonocy wiosenna i jesienna są mylone, ale nie są bezpośrednio rozpoznawalne. Musimy prześledzić lub obliczyć położenie tego podwójnego punktu: jest to przecięcie półkąta na górze (przesilenie zimowe, muszla oczna, przesilenie letnie) z linią południka. Ten punkt podaje daty teoretycznych dni wiosny i jesieni.
Zidentyfikowany punkt równonocy możemy, jeśli to konieczne, określić szerokość geograficzną miejsca, graficznie lub za pomocą obliczeń.
Wyznaczenie chwili wiosennej równonocy:
Teoretyczne położenie śledzonych równonocy, możemy wskazać czas przejścia Słońca do południka w dniu równonocy i w dniu następnym. Położenie przejścia do południka w dniu równonocy w stosunku do teoretycznego położenia równonocy umożliwia wyznaczenie momentu wiosennego.
Na rysunku widzimy, że przejście do południka jest z góry porównane z punktem teoretycznej równonocy: moment wiosny jest zatem po południu. Znając długość między dwoma przejściami przez południk, które odpowiadają 24 godzinom, możemy łatwo z dobrym przybliżeniem wywnioskować, jaka jest pora wiosny.
Czas trwania roku tropikalnegoJeśli wskażemy pierwszą pozycję Słońca na południku w dniu równonocy, a drugą w następnym roku (365 dni później), różnica między nimi (w czasie) da dziesiętną część długości l tropikalnej rok. Im większy południk, tym lepsze uznanie.
Deklinacja słonecznaDla dowolnego dnia w roku możemy obliczyć z pierwiastków podanych przez południk pozorną wysokość Słońca w południe. Następnie bezpośrednio dedukujemy odpowiednią deklinację.
Nachylenie ekliptykiZidentyfikowane ekstremum kursu Słońca wyprowadzamy bezpośrednio nachylenie ekliptyki , jak poprzednio dla szerokości geograficznej. Można wykorzystać punkt przesilenia letniego i/lub punktu zimowego. Porównanie wyników każdego podejścia sprzyja lepszej ostatecznej decyzji dotyczącej wartości skosu.
ZodiakNa linii południka można określić za pomocą obliczeń lub graficznie dni, w których Słońce wchodzi w każdy tradycyjny znak zodiaku (liczba dwanaście).
Graficznie używamy narzędzia o nazwie analemma autorstwa Starożytnych . Zobacz poniżej określenie wejścia Słońca w znaku Byka ♉ (30 ° na ekliptyce) na południku, gdzie wyznaczono przesilenia.
W ten sam sposób, symetrycznie, możemy określić wejście Słońca w znak Ryb itp.
Meridiany astronomiczne są tylko jednym kontinuum gnomonów „południków” starożytności. Po prostu wspomnimy o ich pochodzeniu, a następnie chronologicznie przedstawimy najwspanialsze południki, kraj po kraju.
U początkówJednym z pierwszych zastosowań gnomonu jest Anaksymander .
Ten oddany gnomon, prawdopodobnie składający się z linii południka narysowanej na płaszczyźnie poziomej, nosił nazwę heliotropu, która w naszym obecnym języku nie jest ni mniej ni więcej niż szczątkowym południkiem astronomicznym. Źródła świadczą o istnieniu dużych tego typu instrumentów zainstalowanych w różnych miejscach: na wyspie Syros , w Atenach , w 433, przez Meton , w Tebach , w Syracuse , ten ostatni datowany z początku IV -go wieku pne. J.-C.
Później, w II -go wieku pne. AD The astronom Hipparch określa długość roku zwrotnikowego . Uważa, że jest to 365,2466 dni dla roku tropikalnego 365,2422 dni przyjętego dzisiaj jako odniesienie, czyli różnica 0,0044 d lub 6 min 20 s. Interesujące byłoby obliczenie długości gnomona, aby móc ocenić na linii południka te 6 min 20 s. Rok 46 pne. AD widzi wprowadzenie kalendarza juliańskiego przez Juliusza Cezara , którego czas trwania ustalono na 365,25 dnia po konsultacji z astronomem Sosigene z Aleksandrii . Ten harmonogram będzie miał trudności z realizacją. Wydaje się, że ma to podkreślić długość roku, który zostanie wzniesiony w roku 10 p.n.e. AD Zegarze Augustan : do dwudziestu metrów obelisk-gnomon było oznaczyć na torze gruncie przesileń ... Czy to zegar słoneczny lub prosty południk? Później, w 79 roku, zestaw przestał funkcjonować. Odrestaurował go cesarz Domicjan . Ostatnie wykopaliska ujawniły pozostałości południka: czy pochodził on z Augusta czy Domicjana? Zdania specjalistów są do dziś podzielone…
W ChinachW XIII -go wieku, w pobliżu Gaocheng miasta prowincji Hebei , był obserwatorium astronomiczne obserwatorium Gaocheng , zbudowany w dynastii Yuan .
W latach 1272-1276 zbudowano tam budowlę „gnomon-południk”. Ta praca Guo Shoujinga , astronoma, inżyniera i matematyka, istnieje do dziś.
Gnomon o wysokości około 10 metrów podtrzymuje piramidalna budowla . Ten ostatni składa się z poziomego drążka wspartego na dwóch filarach. Tablica południkowa, długa na ponad 31 metrów, otrzymała obraz Słońca przekreślonego cieniem poprzeczki gnomonu; aby uniknąć klasycznego półcienia, promienie słoneczne przechodziły przez mały 2-milimetrowy otwór wywiercony w płytce o regulowanej pozycji, otworek otworkowy , który umożliwiał, zgodnie z zasadą „ciemnego pokoju”, rzutowanie dość wyraźnego obrazu plama słoneczna „przekreślona” na płaszczyźnie stołu. Przyrząd służył do określania przesileń i wskazywania równonocy. Podwójny kanał otacza linię pomiarową. Wypełniony wodą sprawdza poziomość stołu znajdującego się na wysokości człowieka. W 1281 roku astronom Guo Shoujing mógł w ten sposób określić długość roku, którą uznał za 365,2425 dni, podobnie jak długość roku kalendarza gregoriańskiego przyjętego od 1582 roku, „z odchyleniem zaledwie 23 sekund w porównaniu ze współczesnymi obliczenia ”!
Kolejny historyczny „południk gnomonu”, mniejszy (8 stóp), został pierwotnie wzniesiony w Pekinie, prawdopodobnie w starym obserwatorium około 1437 roku. Obecnie znajduje się w Obserwatorium Nanjing. Podwyższony (podniesiony do 10 stóp lub 1,98 m) i zmodyfikowany w 1744, ma muszlę oczną o średnicy jednego centymetra, dobrze zabezpieczoną brązową końcówką; jego tablica południkowa nie była wystarczająco długa, dodano na jej końcu słup odbierający obraz słoneczny podczas przesilenia zimowego - słup ten przypomina obelisk południka kościoła Saint-Sulpice w Paryżu.
We WłoszechW okresie renesansu wielkim zajęciem zachodnich astronomów było poznanie długości roku, a zwłaszcza zmienności nachylenia ekliptyki. To ostatnie wymaga precyzyjnych pomiarów. Nie mając bardzo potężnych autonomicznych instrumentów, ustawią duże południki w chronionych miejscach, takich jak kościoły i katedry. Staną się przestarzałe Astronomii w końcu XVIII -go wieku.
we FlorencjiW 1467 roku Paolo Toscanelli z otworu o średnicy około 50 mm wywierconego na wysokości ponad 90 metrów nad ziemią w latarni kopuły katedry Santa Maria del Fiore dostrzegł promienie słońca, które wystrzeliły na ziemi w dniu przesilenia letniego. „W tym momencie Toscanelli umieścił marmurową płytę o średnicy 243 mm jako odniesienie, a nie jako rzeczywisty wymiar obrazu świetlnego. ”. Według Regiomontanus , celem Toscanelliego było ustalenie, czy nachylenie osi Ziemi zmieniało się w czasie; niestety nie ma pisemnego zapisu jego badań.
Następcy operacyjni Toscanellego narysowali częściową linię południka o długości prawie 10 metrów od punktu przesilenia letniego, z której można było korzystać tylko kilka tygodni w roku lub ± 35 dni wokół przesilenia. W 1510 r. umieścili okrągłą płytę o długości około 905 mm, odpowiadającą obrazowi Słońca w dniu przesilenia letniego, zachowując wewnątrz oryginalną płytę autorstwa Toscanelli. Te zerodowane tablice nadal pozostają.
Dwieście czterdzieści pięć lat później, w 1756, Leonardo Ximenes znalazł na tym ściętym południku nachylenie ε = 23 ° 28'16 "; porównał je do tego z 1510, które znalazł 23 ° 29' 43" ± 7 " Daje to świecką odmianę nachylenia E = -35", czyli około 12" mniej niż współczesna wartość -47".
Ximenes, po zauważeniu odchylenia starego gnomonu o 1 min 27,5 s, w 1755 r. wykonał nowy południk wyznaczony metodą odpowiednich wysokości. Wysokość jego gnomona jest inna, a linia jest metaliczna ze skalą stycznych - jest to linia, która jest obecnie odkrywana z okazji przesilenia letniego. Przejdzie po lewej stronie znaku 1510. Przeprowadzi tam różne eksperymenty. Delambre , który komentuje Ximenesa, pokazuje, że ćwiartki okręgów używane około 1760 roku były dokładniejsze niż duże gnomony. Przyznaje jednak, że to dzięki południkom spadek nachylenia nie budzi wątpliwości.
Przejście Słońca w kierunku starej płyty „Toscanelli”.
Moment przesilenia na linii Ximenes.
W tej chwili wokół południka.
Tablica pamiątkowa.
W 1575 r. Ignazio Danti wykonał pierwszy duży południk w bazylice San Petronio w Bolonii .
Musiała odpowiedzieć na pytania zadawane podczas konsultacji z matematykami bolońskimi przez papieży w celu zreformowania kalendarza. Trzeba było wiedzieć, w który dzień powinna nadejść równonoc wiosenna, aby ustalić datę Wielkanocy i jaka będzie dokładnie długość roku tropikalnego, aby uniknąć nieznośnych dryfów na mobilnych festiwalach.
Po raz pierwszy w świecie zachodnim zbudujemy kompletny południk, zdolny do działania od jednego przesilenia do drugiego. Otwór w muszli ocznej miał 67 stóp wysokości, a na linii znajdowały się znaki przesileń i równonocy oraz znaki zodiaku. Niestety zboczyła ona o ponad 9° z właściwego kierunku ze względu na usytuowanie kolumn budynku. Wydaje się jednak, że nie miało to wpływu na pomiar długości roku i został on dokładnie zmierzony. Później papież Grzegorz XIII zaprosił Dantiego do Rzymu i mianował go papieskim matematykiem; zostanie też członkiem komisji ds. reformy kalendarza, która wejdzie w życie w 1582 roku.
W 1653 r. Jean-Dominique Cassini sprawdził południk podczas przekształcania kościoła, czyniąc go bezużytecznym. Zamiast tego, w 1655 roku zbudował nowy południk, „południk JD Cassini”, który można zobaczyć – nieco zmodyfikowany – nawet dzisiaj.
„Heliometr” Cassini ma muszlę oczną o średnicy 27 mm, która znajduje się na wysokości 27 m ; linia południka wąsko omija filary budynku. Jest rysowany metodą kręgów indyjskich. Jego długość wynosi 68,2 m (206 stóp 8 cali od Paryża, czyli 600 tysięcznej części obwodu Ziemi). Całość, nieco przesunięta, zostanie przywrócona w 1695 roku. Cassini „zaznaczył tam stopnie odległości do zenitu i ich styczne, znaki zodiaku, godziny, w których trwa noc, sekundy i tercje obwodu Ziemi, a szerokość obrazu Słońca w lecie z napisem w kierunku południowego krańca linii…”.
Medal pamiątkowy, 1695.
Plan linii południka, przejście jak najbliżej filarów.
Wśród wyników uzyskanych przez Cassiniego, z jego heliometru, możemy przytoczyć: różne wartości nachylenia ekliptyki, wahające się od ε = 23°30'30"do 23°28'42"; długość roku 365 dni, 5 godzin, 49 minut, wartość wystarczająco pokrywająca się z rokiem gregoriańskim 365 d 5 h 49 min 12 s nie wymagająca dalszych korekt - dokładność w czasie oszacował na około 1 minutę, co oznaczałoby 15 sekund w 4-letnim cyklu przestępnym lub 1 sekundę w 60 latach. Odkrył również, że korekty refrakcji inspirowane korektami Tycho Brahe nie były poprawne dla wysokości większych niż 45 °, co doprowadziło go do określenia i opublikowania nowych tabel refrakcji (jego najważniejszy osobisty wynik w San Petronio) i zaproponował dla słonecznej paralaksa maksymalna wartość 10" - wartość rzeczywista: 8,8" - podczas gdy współcześni przypisywali mu 28". przez cały rok przydatne pomiary w teorii Słońca.
"Meridian boloński zawsze będzie najbardziej znany dla ciekawskich i ważne badania prowadzone tam przez Cassiniego, zwłaszcza w teorii Słońca, która jest podstawą całej astronomii Można powiedzieć, że ten południk był epoką w dziejach odnowy nauki”.
U stóp gnomonu.
W czasie równonocy.
W czasie przesilenia zimowego.
W 1701 roku Francesco Bianchini i Jacques Philippe Maraldi otrzymali od papieża Klemensa XI zlecenie narysowania południka w bazylice Santa Maria degli Angeli e dei Martiri . „Będzie to jeden z największych i najpiękniejszych, jakie stworzyliśmy, a na pewno najbardziej ozdobny, najbogatszy ze wszystkich. ”. Bianchini południk jest omówione na stronie Wiki bazyliki. Podane zostaną tylko niektóre dodatkowe informacje.
Południk jest wykonany na zasadach wskazanych przez Cassini w opisie tego bolońskiego. Jego cechą szczególną jest posiadanie dwóch gnomonów, jednego na południu, a drugiego na północy.
Południowy gnomon, znajdujący się na wysokości 20,3 m, pozwala na wytyczenie linii południka zwanej „linią Clementine” o długości 45 metrów. Orientację potwierdzi sygnał odpowiadający południem słonecznym, pochodzący z innego południka wytyczonego przez Cassiniego w kościele San Marco .
Na linii Clementine widzieliśmy na początku znaki zodiaku, skale dla stycznych, długości dni, rzeczywiste momenty równonocy podane na władcach znajdujących się po obu stronach punktu równonocy. W pobliżu tej linii brązowe gwiazdy zmaterializowały dzienne ścieżki głównych gwiazd, takich jak Arktur i Syriusz, które zachowały się do dziś...
Północny gnomon, ustawiony na południku, znajduje się na wysokości 24,39 m . Przepuszcza promienie gwiazd okołobiegunowych i Polaris - gwiazdy polarnej. Bianchini zmaterializował na ziemi „orbity gwiazdy polarnej w ciągu następnych 800 lat” za pomocą elips odpowiadających precesji równonocy .
Długość 45 metrów.
Południowy gnomon.
Elipsy bieguna.
Zastosowanie południka pozwoliło uzyskać wiele wyników, w tym następujące:
Z gnomonem północnym i gwiazdą polarną Bianchini określa szerokość geograficzną bazyliki, czyli 41°54'27”, skorygowaną wartość załamania; podkreśla, że moment północy, odpowiadający przejściu bieguna przez linię, może być określony z precyzją, cennymi danymi dla duchownych!
Dla nachylenia ekliptyki stwierdza, w 1703 r., 23 ° 28 '25", wynik skorygowany i być może niezależny od południka; za cały rok znajduje 365 d 5 h 49 min 1 s (tj. 11 s mniej niż wartość gregoriańska); dla średniej lunacji dogaduje się do najbliższej setnej sekundy z Grégoire ( sic! ), który przyjął 29 d 12 h 44 min 3,11 s. Poczynione obserwacje, obejmujące ćwierć wieku, opublikuje później Manfredi .
W 1671 r. na zaproszenie Colberta do Paryża przybył Jean Dominique Cassini, który ustanowił wielki południk Bolonii . Marzy o zbudowaniu ogromnego zegara słonecznego w nowo powstającym obserwatorium : „Pozwoliłoby to śledzić codzienną ścieżkę obrazu słońca, a także obserwować zmiany, jakie mogą tam generować załamania”. Architekt Claude Perrault odmówił mu realizacji tego ogromnego projektu.
W Obserwatorium ParyskimCassini zadowoli duży szezlong. Wspomagany przez Jean Picard i Philippe de La Hire astronomów z Akademii Nauk , będzie prześledzić, 1680, na drugim piętrze Obserwatorium Królewskiego i 1 st maja 1682 przyszedł król „nie ustawić zegarek. "
Pierwotnie muszla oczna znajdowała się 10,17 m nad ziemią, ale obraz Słońca formował się na północnej ścianie podczas przesilenia zimowego; Następnie montowana jest druga muszla oczna, nieco niżej, na 9,94 m i można tam umieścić soczewki obiektywowe, które będą służyć o różnych porach roku, poprawiając ostrość obrazu słonecznego. Długość linii sięga prawie 32 metrów. Cassini I st znajdzie swoje uwagi, aż 1710, w szczególności w celu określenia nachylenie ekliptyki.
W 1729 roku syn wielkiego Cassiniego, Jacques Cassini , znany jako Cassini II, przejął południk, sprawdził go, ubrał w marmur i otoczył niezbędnymi do operacji napisami i ozdobą:
Wysokość gnomonu, sprawdzona w 1984 r. wynosi 9 937 m , długość linii wytyczonej metodą odpowiednich wysokości – jest dokładnie określona na 31,727 m . Jego dokładność kątową zweryfikował La Caille w 1743 r.: następnie opada 12 cali w kierunku wschodnim, co jest wynikiem szesnastu obserwacji. Trzydzieści dwie mosiężne linijki, których długość stanowi jedną dziesiątą wysokości gnomonu, urzeczywistniają linię. Białe płyty marmurowe tej samej długości otaczają linię.Po stronie wschodniej znajduje się podziałka „stycznej [s] odległości od słońca do zenitu”, a po stronie zachodniej „stopnie i minuty południka wysokości słońca Postacie zodiaku, wyryte na innych marmurowych płytach, są tam rozsądnie umieszczone.
Astronomicznym celem południka była obserwacja nachylenia ekliptyki. Jacques Cassini stwierdził w 1730 r., że wynosi ona 23°28'20”, co w porównaniu z wartością uzyskaną przez jego ojca w 1671 r. Odkrył spadek o 27 cali w ciągu 60 lat lub 45 cali na wiek, w porównaniu do jego obecna świecka średnia wartość 46,85". Ale nie chcąc zaprzeczyć swojemu ojcu, który stwierdził, że nachylenie ekliptyki jest stałe, nie sformalizował swojego wyniku.
Będąc pilnym obserwatorem, podaje też długą serię równonocy obserwowanych w Paryżu; dla średniego roku słonecznego proponuje wartości od 365 d 5 h 48 min 47 s do 365 d 5 h 48 min 52 s.
W pokoju codziennie ustawiano zegar sekundowy na przejście Słońca do południka. Był to wtedy wyznacznik czasu; dlatego służył jako punkt odniesienia dla umieszczenia ćwiartek okręgów Obserwatorium na płaszczyźnie południka.
Meridian, zweryfikowany w 1984 roku przez profesjonalistów, zostanie również zweryfikowany później - w latach 2011-2012 - i w bardziej aktualny sposób przez Pascala Descampsa, astronoma Obserwatorium IMCCE.
W kościele św. SulpicjuszaW 1743 roku astronom Pierre Charles Le Monnier polecił Claude Langlois, inżynierowi w galeriach Luwru , narysować południk z obeliskiem, który był „równie niezwykły ze względu na swoją dokładność, jak i piękno marmurów…”.
Opracowany tutaj odcinek jest zainteresowany tylko gnomoniczną częścią południka Le Monnier. Gnomon składa się w rzeczywistości z dwóch muszli ocznych, z których jedna znajduje się 25,98 m nad ziemią i ma średnicę cala, która była używana podczas przesilenia zimowego i równonocy, a druga, zamontowana na wysokości 24,36 m , miała soczewkę skupiającą z 80- metrowy punkt ogniskowy, który umożliwiał badanie plamki świetlnej praktycznie bez półcienia podczas przesilenia letniego.
Linia południka na ziemi ma długość 40,295 m . Na marmurowej płycie znajdującej się w miejscu przesilenia letniego widnieje łaciński napis (patrz rysunek), którego tłumaczenie brzmi: „Przesilenie letnie, rok 1745, dla Nutacji, oś Ziemi, nachylenie ekliptyki. ”. Był chroniony mosiężną tabliczką o tych samych wymiarach, z napisem „Pochylenie maksymalnej ekliptyki, 23°28'40”, wykonaną przez Claude Langlois, inżyniera w Galeries du Louvre, MDCCXLIV (1744). dalej, położenie równonocy jest podkreślone eliptyczną mosiężną płytą o wymiarach 54 × 35 cm , umieszczoną w dużym metalowym krążku obwiedniowym.Na
północnym krańcu linia będzie podążać za pionową osią obelisku o całkowitej wysokości 10,72 m . W punkcie przesilenia zimowego widzimy symbol Koziorożca, a niżej symbole Wodnika i Strzelca odpowiadające datom 21 stycznia i 21 listopada, daty wejścia w te odpowiednie znaki Na cokole obelisku, po łacinie , pierwotny cel południka „Astronomiczny gnomon do określenia paschalnej równonocy”. Fnm Inne łacińskie inskrypcje są dostępne w dziele Andrée Gotteland i Georges Camus.
Pierwotnym zastosowaniem sponsora było dokładne określenie czasu wiosennej równonocy w celu obliczenia daty obchodów święta wielkanocnego . Ta ostateczność była bezużyteczna, daty równonocy wskazywane są w corocznej publikacji efemeryd La knowledge des temps , już od 1779
r. Lektura prawdziwego czasu, tutaj drugorzędna, ale co warto podkreślić, została poświęcona połowie drugi blisko przesilenia zimowego - w tym dniu obraz Słońca przemieszcza się dwie linie na sekundę; z obiektywem, podczas przesilenia letniego, aprecjacja południa odbywa się z tą samą rozdzielczością .
Inne zastosowania astronomiczne Le Monniera dotyczyły głównie zjawisk związanych z przesileniem letnim obserwowanych przy użyciu 80-stopowej soczewki ogniskującej: nachylenie ekliptyki, jej zmienność i badanie nutacji . Dla pochylenia ekliptyki w latach 1744-1745 nie mógł zaobserwować zmienności, która według Delambre nie przekraczałaby 0,5”, stąd jego wątpliwości co do jej zmienności; niemniej jednak później stwierdzi, że skos zmniejsza się o 30” na stulecie.
Według Delambre'a, często skąpego w komplementach, ten południk oferuje taką samą precyzję jak duże ćwiartki okręgów, które mimo wszystko wyprą południki w poszukiwaniu podstawowych elementów rocznego ruchu Słońca od 1750 roku.
Tablica przesilenia letniego.
Płyta z równonocy.
Obelisk.
Cokół obelisku.
W XVIII -tego wieku, niektóre duże salony, oprócz swoich funkcji astronomicznych, zostaną wykorzystane, aby dać dokładny czas inne, które będą poświęcone tym jednym celu: aby w czasie odniesienia do otaczającego społeczeństwa. Wśród tych ostatnich nieco szczególny rodzaj leżanki będzie używany przez zawodowych astronomów lub oświeconych amatorów: leżanki druciane.
Podaj czas odniesieniaWe Francji znajdujemy:
We Włoszech możemy przytoczyć:
Linia południka.
Znaki Byka i Panny.
Znak Koziorożca.
Meridiany te „miały dla celów obywatelskich i cywilnych delikatne nawrócenie Włochów na czas europejski”. Po nich nastąpią później południki, na których narysowano krzywe ósemkowe, co będzie miało miejsce w przypadku:
W Belgii:
W kościele Sainte-Gudule w Brukseli Quetelet narysował w 1836 r. południk. Na zegarku odnotowywano godzinę południową i transmitowano na stację brukselską, która miała być transmitowana do całego królestwa. W tym czasie Quételet wyśledził około dziesięciu południków w różnych miastach na potrzeby kolei belgijskich.
W obserwatoriach astronomowie muszą mieć możliwie najdokładniejszy czas, aby uchwycić momenty obserwowanych wydarzeń. W XVIII th wieku, nie ma rozmowy zegar! Każdy musi zbudować swoje odniesienie do czasu. Najbardziej precyzyjnym odniesieniem do czasu w tym czasie jest prawdziwe południe podane metodą odpowiednich wysokości (patrz wyżej), ale jego realizacja jest długa i wymaga kilkudniowej uwagi. Rozwiązanie polega zatem na narysowaniu południka osobowego poprzednią metodą, który posłuży do ustawienia dobrego wahadła odniesienia. Prosty, niedestrukcyjny dla otoczenia i bardzo precyzyjny, w tym czasie zostanie zastosowany konkretny południk, jest to południk z przewodem.
Dokumentacja na ten temat jest niewielka. Joseph-Nicolas Delisle , znany jako Delisle le Cadet z Akademii Nauk w Paryżu, wydaje się być jedynym, który pisał o budowie tego typu południka.
Jego zasadniczą różnicą, w porównaniu z klasycznym południkiem poziomym, jest zastąpienie śladu prawdziwej linii południa drutem BD rozciągniętym i lekko uniesionym nad ziemią. Ta bardzo cienka nić, „kilka włosków [Ø <0,1 mm ] związanych jeden na drugim”, służy do bardzo precyzyjnego określenia momentów wejścia i wyjścia nici w stożku światła słonecznego; w tych momentach projekcja drutu pojawia się lub znika z obrazu słonecznego oświetlającego białą kartkę umieszczoną pod drutem, oczywiście w ciemnym pomieszczeniu. Z „wierzchołków” tych chwil wyprowadzamy na podstawie ich średniej moment, w którym środek Słońca przechodzi przez południk.
Należy zauważyć, że jeśli pomieszczenie, w którym ma znajdować się południk, jest zbyt małe, aby pomieścić go w całości, pionowy przewód HC tego samego typu może pełnić tę samą funkcję, co część CK, której nie można ustawić - obraz Słońca musi oczywiście być odbierany za tym ostatnim drutem w taki sam sposób jak poprzednio.
Ten typ południka był faworyzowany przez odizolowanych astronomów, zarówno zawodowych, jak i oświeconych amatorów. Wśród pierwszych możemy wymienić: południk Delisle w Obserwatorium Paryskim, używany około 1719 roku; Meridian Ercole Lelli, pod rozkazami Manfrediego , który stworzył w foyer Bolońskiej Akademii Nauk i jej obserwatorium; południk Marinoniego w Wiedniu , Austria, datowany na 1746 r.; ten "południk drutu, część pozioma i część pionowa ... zweryfikowana przez dużą liczbę odpowiednich wysokości nigdy nie okazała się błędna, z wyjątkiem 1 sekundy lub najwyżej 2 sekund. ”. Wśród oświeconych amatorów możemy przytoczyć wyjątkowy przypadek kardynała de Luynes, który zainstalował co najmniej pięciu w różnych rezydencjach, które odwiedzał.
Współczesne łóżka dzienneWspółczesna południka (od XX p wieku) są nieograniczone, tutaj kilka:
Na Villers-sur-Mer (Calvados) południka poziomego i pionowego z krzywą 8 znajduje się w sali południka Paléospace Odyssey . Zaprojektowany przez Denisa Savoie w 2011 roku, do orientacji został wyposażony w nowoczesne środki geodezyjne ( żyroskop laserowy Gromat 2000 ). Jej oryginalność polega na prześledzeniu obwiedni krzywizny plamki światła według daty, co ułatwia uchwycenie chwili prawdziwego południa. Umożliwia odczytanie czasu słonecznego z dokładnością do sekundy.
W Montbéliard : w parku naukowym Prés-la-rose , gigantyczny 40-metrowy południk zwany „ Naczyniem Archipelagowym ” narzuca swoją sylwetkę i posiadacza gnomonów w krajobrazowym otoczeniu.
W pobliżu Saint-Paul de Vence u podnóża słupa podtrzymującego rzeźbę znajduje się południk. To osiągnięcie jest wynikiem „współtworzenia” łączącego artystę Jean-Marie Fondacaro i inżyniera Rogera Torrentiego w celu dodania elementu słonecznego do zestawu rzeźby masztu. U podstawy masztu montowana jest „skrzynka południkowa”. W słoneczne południe pudełko oświetlają promienie słońca. Markery na pudełku wskazują górną pozycję oświetlonego pasma w czasie przesileń i równonocy.
RTV- scaphé od południka Montbéliard.
Meridian u podnóża rzeźby Jean-Marie Fondacaro
W 2008 roku Andrée Gotteland, z pomocą członków Komisji Zegara Słonecznego SAF, wymieniła ponad tysiąc południków rozmieszczonych w dwudziestu pięciu różnych krajach. Inwentarz ten nie ma być wyczerpujący, ale jego obszerna praca, cytowana w bibliografii, jest podstawowym odniesieniem.
Główne kraje, w których jest najwięcej południków, są w kolejności:
Ranga | Kraj | Numer |
---|---|---|
1 | Francja | 542 |
2 | Włochy | 291 |
3 | szwajcarski | 38 |
4 | Niemcy | 26 |
5 | Brytania | 19 |
6 | Belgia | 17 |
7 | Hiszpania | 11 |
W 2012 roku komisja zegarów słonecznych Towarzystwa Astronomicznego Francji wymieniła 618 południków , oto kilka przykładów:
FrancjaW 2008 roku Andrée Gotteland identyfikuje prawie trzystu. Oto jeszcze kilka ...
Włochy: dokument używany jako źródło tego artykułu.
Inne dokumenty :