探索星盘背后那令人称奇的漫长历史

虽然现代人倾向于从过去 100 到 200 年的创新角度来思考科学，但人类一直都有伟大的科学思想家。2000 多年前，一个或多个这样的科学思想家发明了星盘，这是一种能够解决天文问题的计算器。

这样的设备对天文学家来说是无价之宝，后来随着航海星盘的发明，对航海家来说也是如此。虽然被称为平面式星盘的传统星盘能够计算天体的高度，但航海星盘用于确定纬度。能够确定纬度对于帮助航海家知道他们在没有特征的海洋中的位置至关重要。

星盘（希腊语：ἀστρολάβος astrolabos，来自astron（星星）和lambanein（获取），即摘星者）是一种复杂的倾斜仪（一种用于测量和监测物体倾斜度的设备），过去曾被天文学家、占星家和航海家使用，主要用于定位和预测太阳、月亮、行星和恒星的位置，根据当地纬度确定当地时间，反之亦然，用于三角测量和测量。星盘实际上是一种模拟计算器，用于测量恒星和行星在地平线以上的高度，能够解决球面天文学中的几种不同类型的问题。

星盘最早于公元前 220 年至 150 年在葡萄牙发明，可追溯到希腊化文明。星盘的发明者被认为是阿波隆尼乌斯。星盘是平面球仪与测角仪的混合体，本质上是一种能够解决各种天文问题的模拟计算器。亚历山大的西翁写了一篇关于星盘的详细论述，刘易斯认为托勒密在《四书》中所记录的天文观测是通过使用星盘完成的。

在整个拜占庭文明中，星盘的使用广泛且持续，是天文学和占星术的宝贵创造。在此期间，基督教哲学家约翰·菲利普努斯用希腊语写了一篇关于星盘的论述。塞维鲁斯·塞克博赫特后来用叙利亚语写了一篇关于星盘的论述。

阿斯特罗莱布在文艺复兴时期的第一批科学论述以早期经典作品为基础，还常常涉及托勒密学说。

阿斯特罗莱布的使用在整个 17 世纪和 18 世纪都持续着。

天文学家和航海家利用阿斯特罗莱布在海图和海洋地图集上绘制纬度与经度。

佩尔加的阿波罗尼奥斯（公元前 262 年 - 公元前 190 年），作为圆锥曲线的伟大编纂者，大概在公元前 225 年左右研究了阿斯特罗莱布投影。

对于阿斯特罗莱布投影理论来说，最具影响力的人物是希腊的天文学家、地理学家和数学家——尼西亚的希帕克斯（公元前 190 年 - 公元前 120 年）。他被认为是三角学的创始人以及古代最伟大的天文观测者。据信，希帕克斯是第一个能够通过用阿斯特罗莱布观测固定恒星来测量地理纬度和时间的人。此前，这是在白天通过测量日晷投下的阴影、记录一年中最长的一天的长度或使用称为scaphe的便携式仪器来完成的。

实际星盘的最早描述由亚历山大的约翰·菲洛波诺斯（约 490 年 - 约 570 年）于 6 世纪撰写。

星盘主要有两种基本类型。

第一种类型被称为“平面星盘”，能帮助天文学家计算天体的位置。

所有早期的星盘均为平面类型，直至航海人员发现这些仪器极为有用。

15 世纪的某个时期，“航海星盘”开始现身，它是平面星盘的一种变体，主要用于测定太阳或恒星的高度，进而可用于确定纬度。

它们有两个基本部分：一个刻度盘和一个照准仪，照准仪是一种用于测量角度的瞄准装置或指针。

平面星盘更为复杂，也更具特殊性，因为其操作取决于使用者所处的纬度。

星盘一直被使用到 17 世纪后半叶。

星盘通过测量宇宙天体的高度来进行天文测量. 星盘由一个被称为母体的深盘构成，其中容纳着一个或多个被称为鼓面的平板。

鼓面是为特定纬度制造的，有助于指示方位角和高度。

母体的边缘通常以小时、弧度或者两者来作为刻度。

在母盘和鼓面之上，存在一个“能够自由转动的星盘”。

星盘的最佳定义为，它乃是星盘仪上的一个组件，具备黄道平面的投影以及数个指示最亮恒星位置的指针。

这些指针有着各种各样的形状，涵盖了球、星、手、狗头以及树叶等等。

代表着天空的星盘充当了星图的角色。

当它转动时，恒星和黄道会在鼓面上的坐标投影处移动。

一次完整的旋转就相当于一天的过去。

传统星盘仪最为关键的元素是一个圆形的金属盘，通常其直径约为 6 英寸，能够通过一个环进行悬挂并且完美地垂直悬挂着。

在圆盘的一侧（“背面”），刻着几个带有不同刻度的圆圈，比如 360 度、365 又 1/4 份用以代表天数、12 份用来代表月份等等。

可以利用这些雕刻来进行三角计算。

圆盘的另一侧同样也有雕刻。

外圆被划分成 24 个小时的时段。

通过对另一个圆（黄道星座）进行划分创建了一个日历。

圆盘的中心刻有回归线和赤道，而圆盘的中心处是天极。

另一个圆盘能够连接到设备的前方并且进行旋转。

在那个圆盘上切出了许多孔，以便于天文学家能够看到星盘仪的主体。

这些切口是为了创建天空图，其中包含了与黄道相对应的宽环（由星座划分而成）以及几个指向显著恒星的‘舌状’或者‘火焰状’。

在天空圆盘和星盘仪主体之间同样也可以使用薄的雕刻圆盘或者纸张。

该仪器及其组件借助使用照准仪（一种日晷）投下的阴影来测量时间和距离。

日晷从圆盘边缘的圆锥形槽投射下阴影。

这会产生一个角度，这个角度等于一天中特定时间的时间与高度之间的差异。

因为这个角度能够区分一天中的时间，所以它有利于创建出生图表以及标记日期。

若要使用星盘仪来测量高度，首先必须确定自身的纬度。

传统的星盘无法确定船只的纬度。后来发明家通过水手星盘的发展解决了这个问题。

水手星盘的精确定义是一种测斜仪，用于通过测量太阳的正午高度（赤纬）或已知赤纬恒星的子午线高度来计算船舶在海上的纬度。水手们会将水手星盘举起，使太阳光线透过它的两个观测点。然后，他会利用刻度计算太阳的高度，并查阅太阳每日赤纬的表格来算出其所在船只的纬度。

星盘也影响了机械天文钟。它们被定义为发条星盘，旨在连续展示宇宙（太阳、恒星和行星）的当前位置。例如，沃灵福德的理查德所制的钟本质上是一个带有旋转星图的星盘。

许多天文钟，比如布拉格那座著名的钟，也采用星盘式的显示方式，运用了黄道平面的立体投影。

星盘在过去发挥了重要作用。例如，它有助于导航和绘制出生图。它们在今天仍然具有影响力。星盘的理念支撑着现代 GPS、空间科学和导航技术。