‏نمایش پست‌ها با برچسب لندن. نمایش همه پست‌ها
‏نمایش پست‌ها با برچسب لندن. نمایش همه پست‌ها

۱۳۸۹ فروردین ۲۹, یکشنبه

تاسیس رصدخانه گرینویچ - داستان زمان و مکان (قسمت سوم)


اتاق هشت ضلعی

اتاق هشت ضلعی

پنجره های بلند اتاق ستارگان یا همانطور که امروزه آن را می نامند، - اتاق هشت ضلعی - طوری طراحی شده بود تا تلسکوپ های طویل قرن 17ام را در خود جا دهند. تمام این تلسکوپ ها از طریق شکست یا انحراف نور عمل می کردند. 

ابزار کلیدی دیگری که ستاره شناسان از آن بهره می بردند، کوادرانت بود. کمان درجه های آن،  بر روی ربعی از دایره ای از جنس برنج حکاکی شده بود که به همراه  تلسکوپ (یا با کمک چشم غیر مسلح) ستاره شناسان را قادر می ساخت تا ارتفاع اجرام آسمانی را اندازه گیری نمایند. 

میدان دید وسیعی که اتاق هشت ضلعی ورِن، پیش روی ستاره شناسان قرار می داد، رصدخانه را به امکانی بی نظیر برای رصد وقایع آسمانی همچون کسوف، ستاره دنباله دار و حرکت سیارات تبدیل می نمود. 

احتمالا مهم ترین ویژگی اتاق هشت ضلعی، یک جفت ساعت سال گرد باشد که به سفارش فلمستد و به دست تاماس تامپیون در سال 1676ساخته شده است. پیش از آنکه فلمستد وظیقه بزرگ خود در تعیین جدول ستارگان را آغاز نماید باید ثابت می کرد که کره زمین با نسبتی ثابت، دَوَران می کند، در این صورت او تصویر ثابتی را به عنوان پایه محاسبات اش در اختیار داشت. ساعت پاندولی که در آن زمان تازه اختراع شده، وسیله مطمئنی برای بررسی دَوَران زمین به حساب می آمد. 

برای تامین استاندارد دقت مورد نیاز، تامپیون پاندول های بسیار بلند 13 پائی برای هر ساعت تعبیه نمود. در آن زمان تصور می شد، که چون پاندول بلند تر در هر گردش، کمان کوچک تری می پیماید، پس از دقت بیشتری بر خوردار است. 

ساعت های ساخت تامپیون، هر دو ثانیه یک تیک می زدند و تنها به سالی یک بار تنظیم کردن نیاز داشتند. 

تابستان 1676، فلمستد با کمک آخرین تکنولوژی آن زمان، اثبات نمود، دَوَران زمین با نسبتی ثابت انجام می شود. تنها پس از اختراع مکانیزم کریستال کوارتز، در دهه 1930 بود که دانشمندان توانستند، ناهماهنگی در سرعت گردش زمین را دریابند. 



نخستین نصف النهار گرینویچ

وظیفه فلَمستید رسم نقشه دقیق آسمان بود، دقیق تا حدی که برای ناوبری با کمک ستارگان مناسب باشد. روش نقشه برداری از ستارگان (که اساس موقعیت یابی ستارگان را شکل می دهد) این است که وسیله مشاهده یا تلسکوپ را در طول یک نصب النهار یا یک خط شمالی - جنوبی- سوار نموده، وقتی ستارگان مورد مطالعه، در حال گردش شان، بالای سر ستاره شناس ظاهر می شوند، او به وسیله یک گاه نگهدار (timekeeper) که او را قادر می سازد فاصله زمانی دقیق گردش زمین از یک ستاره به ستاره دیگر را اندازه گیری نماید، موقعیت هر ستاره نسبت به نصف النهار خود را اندازه گیری کند. 

مقایسه هزاران رصد انجام شده از یک نصف النهار واحد، ایجاد نقشه دقیق آسمان شب را ممکن می سازد. متاسفانه، از آن جا که رصدخانه ورِن بر زیربنای برجی قدیمی تر ساخته شده بود، بر روی نصف النهار مورد نظر قرار نگرفته، بلکه مقداری به سمت غرب متمایل شده بود. بنابراین، اتاق هشت ضلعی ورِن به درد نقشه برداری از آسمان نمی خورد.

در عوض، فلَمستید، رصد خانه موقعیت یابی اش را در اتاقکی در پایین باغ خود بنا کرد. 

در طول 43 سال پس از آن، کار فلَمستید در رصدخانه اش، که سقف آن کنار زده شده می شد، آن بود که رو به آسمان باز شب، جابجائی ستارگان بالای سر اش را اندازه گیری کند.

نمایی از خانه فلَمستید

این ساختمان کوچک، که پذیرای سدس 7 فوتی و کمان دیواری 7 فوتی فلَمستید بود، به مبنای اصلی باقی رصد خانه بدل گشت. 


سدس فلمستید


وقتی ادموند هالی، در سال 1720 به مقام ستاره شناس سلطنتی برگزیده شد، متوجه گشت که دیوار نصف النهار آجری فلَمستید که در بالا تپه مشرف به رویال پارک قرار داشت، شروع کرده به نشست به سمت پایین شیب. 

هالی پیشنهاد داد، که دیوار دیگری ساخته شود، اما آن را کمی شرق تر قرار داد. او قصد داشت دو کوادرانت ستاره شناسی تازه روی آن نصب کند. این حرکت به الگوی توسعه رصدخانه بدل گشت. هر گاه به تلسکوپ موقعیت یابی بهتر یا جدید تری نیاز بود، اتاق تازه ای به ساختار موجود اضافه می شد؛ همیشه در راستای نصف النهار نخستین اما هر بار کمی شرق تر از دفعه پیش.

اگر از نخستین نصف النهار فلَمستید شروع به قدم زدن به سمت شرق کنید، سه مجموع الخط نصف النهار بعدی را می توان چنین شمرد: خطوط هالی، بردلی و آیری - که آخرین شان، به عنوان نصف النهار مبدأ، در سال 1884، مورد پذیرش جهانی قرار گرفت. 

ادامه دارد..

۱۳۸۸ آذر ۲۵, چهارشنبه

تاسیس رصدخانه گرینویچ - داستان زمان و مکان (قسمت دوم)


تاسیس رصد خانه گرینویچ



کشف قاره نو یافته و مسیرهای تجاری جدید به سرزمین های ثروتمند مشرق زمین، امکان کسب ثروت فروان و ایجاد امپراتوری های تازه را برای ملت های دریانورد اروپائی فراهم ساخت. اتکای شدید بر تجارت دریائی و حجم رو به افزایش کالا و کشتی هایی که برای آن به آب انداخته می شدند باعث شد تا یافتن طول جغرافیایی به اولیت نخست بین المللی بدل گردد.

هر ملتی تلاش می کرد تا اولین کسی باشد که پاسخ این پرسش را پیدا کرده تا بدون شک از ثروت و قدرت بی انتهای در دست داشتن چنین دانشی بهرمند گردد.

در سال 1674 میلادی، چارلز دوم پادشاه انگلستان، متقاعد شد که راه حل مسئله طول جغرافیایی در ستاره شناسی نهفته است. معشوقه او، لوئی دو کروای، دوشس پورتماوث، با مرد فرانسوی به نام، سور دو سن پیر، آشنا شده بود که ادعا می کرد اگر نقشه حرکت ماه نسبت به دیگر ستارگان رسم شود، می توان از آسمان به عنوان ساعتی بزرگ برای تعیین طول جغرافیایی استفاده نمود.

چارلز دوم، چهار تن از مورد اعتماد ترین مشاوران خود را مامور ساخت تا بررسی کنند که آیا چنین طرحی عملی است یا خیر. آنها سراغ ستاره شناس سرشناس آن زمان، جان فِلَنستید رفته نظر او را جویا شدند.


جان فلَمستید


فلنستید پیشنهاد سور را با توجه به دانش کنونی ستاره شناسی مسخره توصیف نمود، زیرا در آن زمان: نقشه ستارگان دقیق نبود، جدول زمانبندی قابل اتکائی برای حرکت ماه وجود نداشت،  و مشخصا جدولی برای مقاسیه حرکت ماه نسبت به کره در بر گیرنده ستارگان ثابت در آسمان در دست نبود.


لوئی دو کروای


در پاسخ، چارلز دوم تصمیم گرفت که تنها راه بهبود این وضعیت تاسیس یک رصدخانه است، او سریعا جان فلنستید را به عنوان نخستین ستاره شناس سلطنتی منصوب نمود. وظیفه او «..وقف نمودن خودشان با حداکثر دقت و تلاش ممکن در تصحیح جداول حرکت ستارگان و تشخیص موقعیت ستارگان ثابت، به منظور تعیین نهایی طول جغرافیایی تا رسیدن به سر حد تکامل در هنر ناوبری است».

چارلز دوم، دستور ساخت رصدخانه سلطتنی خود را به سِر جوناس مور، نقشه بردار اعظم سازمان نقشه برداری، صادر نمود. سنگ بنای رصدخانه در ساعت 3:14 دقیقه بعد از ظهر 10 اوت 1675 میلادی گذاشته شد. مطابق خرافات آن زمان، فلنستید شخصا نقشه طالع بینی رصدخانه را رسم نمود. دست نوشته های فلنستید حاکی از آنند که نه او و نه همکاران اش به اینجور علوم مخفی هیچ اعتقادی نداشته اند. او در این مورد می نویسد: «دوستان، آیا می توانید جلوی خنده خود را بگیرید؟».


نمایی از رصدخانه گرینویچ


بخش اصلی رصدخانه ابتدائی که توسط سِر کرستوفر ورِن طراحی شده بود، که خود یکی از استادان ستاره شناسی در آن زمان به حساب می آمد. رصدخانه اصلی از سه طبقه تشکیل می شد. با تاکیدات چارلز دوم، که ساخت رصدخانه بیش از 500 پاند هزینه بر ندارد. ساخت نمای بیرونی رصدخانه در کریسمس 1675 به پایان رسید و فلمستید و دو خدمتکار در 10 ژوئیه 1676 به آنجا نقل مکان نمودند. در آخر ساخت رصدخانه 520 پاند و 9 شلینگ و 1 پنس برای شاه هزینه برداشت.

وظیفه فلمستید، ترسیم نقشه اجرام آسمانی با دقت بسیار بالا به شیوه ای بود تا بتوان از آن در ناوبری با کمک ستارگان استفاده نمود.

روش کار بدین صورت بود که او ابزار رصد یا همان تلسکوپ را در طول نصف النهار، یا خط شمالی - جنوبی قرار می داد. همانطور که ستارگان بالای سر ستاره شناس می چرخیدند، او می توانست موقعیت هر ستاره را نسبت به نصف النهار خود اندازه گیری نماید. همچنین با کمک یک مسئول ثبت زمان بازه های زمانی گردش زمین را نیز ثبت می نمود.


از طریق مقایسه هزاران رصد انجام شده از یک نصف النهار واحد، او می توانست نقشه دقیق آسمان را رسم نماید.

متاسفانه به دلیل اینکه رصد خانه وِرِن بر زیربنای یک برج قدیمی ساخته شده بود، بر نصف النهار کاملا منطبق نبوده بلکه کمی به سمت غرب انحراف داشت و اتاق هشت ضلعی وِرِن برای این منظور ناکارآمد به نظر می رسید. فلنستید رصدخانه موقعیت یابی خود را در اتاقکی در ته باغ خود بنا نهاد. در 43 سال پس از آن، کار فلنستید در رصدخانه اش، که سقف متحرکت آن به عقب کشیده می شد تا روی بر آسمان شب گشاید، اندازه گیری جابجائی ستارگان بالای سرش بود.

ساختمان کوچکی، که سدس (زاویه یاب) 7 فوتی (210 سانتیمتر) و کمال 7فوتی دیواری در آن واقع بود، به پایگاه اصلی رصدخانه بدل گردید. در سال 1720 اِدموند هالی به مقام ستاره شناس سلطنتی منصوب گردید، او در آن زمان متوجه شد دیوار آجری نصف النهار فلمستید از سمت شیب دار تپه شروع به نشست به سمت پارک سلطنتی کرده است.

هالی پیشنهاد نمود تا دیوار نصف النهار تازه ای که کمی شرق تر از دیوار کنونی باشد بنا گردد، تا بتوان روی آن دو کوادرانت ستاره شناسی جدید نصب نمود.

این حرکت به الگوی بسط و توسعه رصدخانه در آینده تبدیل گردید. هر بار تلسکوپ بهتری نیاز بود، اتاق تازه ای به ساختار موجود اضافه می شد؛ همیشه همخط با نصف النهار اولیه اما متوالیا هر بار شرق تر از بار قبل.

اگر از نصف النهار اولیه فلمستید به سمت شرق حرکت نمایید، با سه نصف النهار بعدی: هالی، بردلی، و آیری روبرو خواهید شد که آخری در سال 1884 به عنوان نصف النهار مبداء جهانی شناخته شد.


در تصویر بالا پرتوی لیزری دیده می شود که نمایشگر نصف النهار مبدا است





دعوای تاریخی:

یکی از دعوا های تاریخی معروف در این دوره دعوای میان سر آیزاک نیوتون پدر علم فیزیک و جان فلمستید است.

فلمستید قصد نداشت تا وقتی که خود از بدون نقص بودن نقشه ستارگان اش مطمئن نشده آن را منتشر نماید. اما سر آیزاک نیوتون که برای اتمام کار خود به تحقیقات فلمستید نیاز داشت، از نفوذ اش در حلقه ستاره شناسان استفاده نمود تا فلمستید را تحت فشار قرار داده نهایتا تحقیقات نیمه کاره او در 1712 منتشر گردید.

فلمستید که از این موضوع بسیار عصبانی بود، 300 نسخه از 400 نسخه منتشر شده کتاب را خود خریداری کرده، آتش زد. همسر فلمستید در سال 1725 نسخه تصحیح شده کار او را منتشر نمود که این تاریخ البته پنج سالی پس از مرگ دانشمند بود.

ادامه دارد..




۱۳۸۸ آذر ۹, دوشنبه

داستان زمان و مکان - قسمت اول



امروزه سفر کردن بدون نقشه، و موقعیت یاب جهانی و دستگاه های پیشرفته ناوبری دور از ذهن به نظر می رسد. اما همیشه مسافرت به این آسانی ها هم نبوده است. این سری مقالات جز آنکه داستان سفرهای دریایی و مشکل یافتن موقعیت دقیق و مسیر صحیح کشتی ها را بیان می کنند، به شرح چگونگی شکل گیری رصدخانه گرینویچ و دیگر بناها و تاسیسات اطراف آن، که امروزه از دیدنی ترین جاذبه های توریستی شهر لندن به شمار می روند نیز می پردازند.












رصدخانه سلطنتی گرینویچ  منزلگاه نصف النهار مبداء و همچنین زمان به وقت گرینویچ است. امروزه در هر جایی از کره زمین که باشید، زمان و مکان نسبت به طول جغرافیایی صفر درجه ("00 '00 °000) محاسبه می شود. این طول با تنظیم مگسک تلسکوپ عبوری دایره ای بزرگ واقع در ساختمان نصف النهار رصد خانه تعریف می گردد.




زمان به وقت گرینویچ یا GMT مبنای سیستم بخشبندی زمانی بین المللی است. چگونه این چند ساختمان قدیمی واقع در شرق لندن مبدل به مرکز جهان شدند؟ چگونه دانشمندان در این محل، مکان های جفرافیایی مختلف جهان را به دقت روی نقشه جانمایی نموده زمان را اندازه می گرفتند؟ از چه ابزارآلات و روش هایی در این راه استفاده می نمودند؟ طول جغرافیایی چیست و چگونه می توان آن را از یک رصدخانه اندازه گیری نمود؟

در این سری مقالات که ترجمه ای از کتاب «راهنمایی برای آشنایی با رصدخانه سلطنتی گرینویچ» هستند، پاسخ این پرسش ها را خواهیم یافت.





تلاش بی وقفه برای یافتن طول جغرافیایی

داستان رصدخانه گرینویچ نه با ستارگان بلکه با دریا و بزرگ ترین مسئله پیش روی ملت های دریانورد قرن هفدهم میلادی آغاز می گردد.

برای قرون متمادی، یکی از مهم ترین معماهای علم، کشف روشی برای تعیین اندازه دقیق کره زمین و بنیان نهادن روشی که به کمک آن بتوان شهر ها وقریه ها را روی سطح صاف ترسیم نمود. یونانیان باستان کشف کرده بودند، که با اندازه گیری حرکت ظاهری خورشید و ستارگان (علم نجوم) می توان به طور تقریبی اندازه زمین را اندازه گرفت و مختصات سطحی دقیقی را متناسب با خط استوا تعریف نمود.

در عوض، به زودی مشخص شد، که تعریف مختصات شرقی/غربی، کاری به مراتب مشکل است، زیرا هیچ نقطه ثابتی که بتوان اندازه گیری را برپایه آن انجام داد، وجود نداشت. ملت های زمان باستان، تعدادی نقطه مبنای دلبخواهی، از نشانه های طبیعی گرفته تا شهرهای بزرگ انتخاب کرده بودند، و طول جغرافیایی را بر پایه آن محاسبه می نمودند. با این وجود، تعیین طول جغرافیایی در خشکی تنها از طریق شمردن قدم های مسیر ممکن بود.

ظاهرا هیچ مفهوم علمی برای محاسبه طول جغرافیایی وجود نداشت.

مشکل محاسبه طول جغرافیایی از قرن پانزدهم میلادی به این سو جدی تر شد. زیرا از آن زمان به بعد تعداد بسیار زیادی از کاوشگران، به دنبال کشف دنیا های تازه، راه دریا در پیش گرفتند.

شاید ندانستن طول جغرافیایی دقیق در خشکی آنچنان مشکلی برای مسافران ایجان نمی کرد اما در دریا داستان چیز دیگری بود. بدون طول جغرافیایی ناوبران نمی توانستند تعیین کنند که چقدر در شرق یا غرب، از سرزمین خود دور شده اند. ملاحان با کمک روشی که به نام "Dead Reckoning" شناخته می شود، با تخمین سرعت کشتی نسبت به باد غالب بر آن، برآورد تجربی از موقعیت آن بدست می آوردند، هرچند که شب ها ابری یا توفان ناگهانی اغلب منجر به غرق کشتی و فاجعه برای سرنشینان آن می گشت.


اطلاعات دیگر:

یکی از بهترین ابزار های ناوبری که توسط دریانوردان عهد باستان استفاده می شد، اسطرلاب دریانوری است. این وسیله که نسخه ساده شده اسطرلاب ستاره شناسی است، ناوبران را قادر می ساخت تا ارتفاع خورشید یا ستارگان را با مقاسیه با یک مقیاس منحنی شکل محاسبه نمایند.













سدِس (Sextant) نخستین روش واقعی محاسبه نجومی فاصله دقیق را فراهم ساخت. این زاویه یاب توسط جِس رامزدِن در حدود 1792 ساخته شد.






طول و عرض جغرافیایی

طول و عرض جغرافیایی، هردو برپایه قطاعی از یک دایره °360 محاسبه می گردند. واحد شان، درجه، دقیقه، ثانیه ("/'/°) است. از آنجائی که کره زمین یک انقلاب کامل، یا °360 را در 24 چهار ساعت می پیماید، قطاع های این انقلاب دایروی را می توان به بخش های زمانی تقسیم بندی نمود.

°360 معادل 24 ساعت، °180 مساوی 12 ساعت، °15 برابر با 1 ساعت و °1 درجه 4 دقیقه از زمان است.

اگر شما تفاوت زمان محلی بین دو مکان مختلف را بدانید، در واقع شما اختلاف طول جغرافیایی بین آن دو نقطه را به دست آورده اید. اگر ناوبر کشتی یا هواپیمایی بداند که سه ساعت با گرینویچ اختلاف ساعت دارد، او در °45 شرق یا غرب گرینویچ قرار گرفته است. در طول قرن هجدهم، که هنوز ساعتی اختراع نشده بود که در کشتی درحال سفر هم دقت خود را حفظ کند، مشکل ناوبران آن بود که چگونه می توان زمان دقیق دو مکان جغرافیایی را بدست آورد.


اندازه گیری فاصله ماه






یکی از راه های دانستن زمان در دریا، اندازه گیری فاصله ماه با یک ستاره نورانی مخشص در آسمان شب است. از سال 1767 ناوبران از تقویم دریانوردی استفاده می کنند که در آن مختصات ماه ستارگان در مقایسه با وقت محلی در گرینویچ فراهم شده است. تا پیش از انتشار تقویم دریانوردی، ناوبران راهی نداشتند تا بدانند چقدر در مسیر شرق یا غرب از کشور خود قرار دارند.

دریانوردی همچون کریستوف کلومب هرچند در علم ستارشناسی استاد بود، اما بیشتر، متکی بر دانش فوق العاده خود از دریا بود. شکل امواج، درجه شوری آب، جریان های آب اقیانوس، و مقایسه نمونه های گرفته شده از کف دریا، همه نشانه هایی از نزدیک شدن به ساحل بدست می دادند.






ناوبری امروز



امروزه با کمک یک دستگاه گیرنده موقعیت یاب جهانی (GPS) می توان در هوا، دریا و خشکی طول و عرض دقیق جغرافیایی را تعیین نمود. در حال حاضر، 24 ماهواره به همین منظور در مدار کره زمین در حال حرکت هستند، که بیست و یکی از آنها فعال و سه عدد هم برای روز مبادا نگه داشته شده اند.

دستگاه گیرنده، موقعیت خود را با رمزگشائی سیگنال های دریافت شده از هر ماهواره محاسبه می کند. رایانه موجود در دستگاه گیرنده، برای تعیین موقعیت دقیق نیازمند سیگنال از حداقل سه ماهواره موقعیت یاب است. مدار ماهواره ها طوری طراحی شده اند که در هر لحظه از زمان و در هرجای جهان که باشید حد اقل چهار و حد اکثر دوازده در محدوده دید دستگاه قرار گیرند.

امروزه، دستگاه های گیرنده موقعیت یاب جهانی حداکثر با دقت سه متر موقعیت شما را مشخص می کنند. روش های دقیق مهندسی این دقت را تا حد میلیمتر نیز کاهش می دهند.


ادامه دارد ...

قسمت دوم

قسمت سوم