Строго говоря, точки О — центр армиллы, и О' — центр Земли, изображенные на рис. 1.13, — это различные точки. Расстояние между ними равно земному радиусу. Однако для описанных выше измерений это различие пренебрежимо мало по сравнению с расстоянием до Солнца. Поэтому во всех предыдущих рассуждениях можно считать, что О = О', как и изображено на рис. 1.13.
Вернемся к измерению эклиптикальных координат при помощи армиллы. После того как прибор установлен в соответствии с правилами, описанными выше, он на короткое время оказывается настроенным на эклиптикальную систему координат, а именно, плоскость второго кольца Е1 Е2 параллельна плоскости эклиптики. Точки Е1 и Е2 на этом кольце соответствуют точкам солнцестояния. Оба кольца предполагаются градуированными. Следовательно, на втором кольце однозначно определяются точки R1 и R2, соответствующие равноденствиям. Они делят дуги между Е1 и Е2 пополам. На рис. 1.13 точки R1 и R2 не отмечены, чтобы не загромождать рисунок. Итак, на втором кольце возникает шкала с фиксированным началом отсчета. Например, от точки R1 весеннего равноденствия. Следовательно, мы можем теперь измерять эклиптикальные долготы и широты точек на небесном своде, например, звезд.
Впрочем, повторим еще раз, суточное вращение Земли быстро нарушает настройку прибора. Поэтому необходимо иметь достаточно точные часы, чтобы отсчитывая время, можно было компенсировать земное вращение и перенастраивать прибор. Именно так делается в современных измерительных инструментах, где вращение Земли компенсируется автоматической следящей системой.
Для удобства измерений эклиптикальных координат небесных объектов в армиллярную сферу добавляют еще одно — третье кольцо, которое может вращаться вокруг своей оси. Эта ось, в свою очередь, может скользить по второму кольцу, то есть по кольцу, находящемуся в плоскости эклиптики. Мы не будем вдаваться здесь в эти подробности, так как они для нас уже несущественны.
Рассмотрим теперь третий инструмент — квадрант, рис. 1.14. Этот инструмент получается, если в центре меридианного круга, рис. 1.8, установить острие, перпендикулярное плоскости этого круга. Тогда солнечная тень от острия будет падать на нижнюю, северную, часть меридианного круга. Эта тень может двигаться в пределах одной четверти окружности. Поэтому для измерения высоты Солнца достаточно нанести деления лишь на одну четверть кольца. Таким образом, квадрант представляет из себя пластину, плиту с проградуированной четвертью круга, которая устанавливается в меридиональной плоскости. Высоту Солнца над горизонтом в полдень показывает тень, падающая от острия на шкалу.
Рис. 1.14. Схема квадранта.
Рис. 1.15. Астрономический квадрант из средневековой книги Финея.
На рис. 1.15 показан астрономический квадрант из средневековой книги Финея (Oronce Fine) 1542 года [1029], с. 19. На рис. 1.16 представлен малый квадрант Тихо Браге, радиусом 39 сантиметров [1029], с. 26. На рис. 1.17 изображен секстант Тихо Браге радиусом 1,55 метра, а на рис. 1.18 — другой секстант Тихо Браге, такого же размера [1029], с. 26. На рис. 1.19 мы видим старинное изображение астронома Гевелия, ведущего наблюдения при помощи секстанта [1029], с. 67.
Рис. 1.16. Малый квадрант Тихо Браге (Brahe, 1598). Взято из [1029], с. 26.
Рис. 1.17. Секстант Тихо Браге (Brahe, 1598). Взято из [1029], с. 26.
Рис. 1.18. Еще один секстант Тихо Браге (Brahe, 1598). Взято из [1029], с. 26.
Рис. 1.19. Астроном Гевелий ведет наблюдения на большом секстанте. Ему помогает жена. Старинная гравюра (Hevelius, 1673). Взято из [1029], с. 67.
Четвертый инструмент — астролябия, рис. 1.20. Средневековая астролябия — это металлическая плоская круглая пластина диаметром около полуметра, на краю которой располагалось неподвижное градуированное кольцо. В центре круга на оси, перпендикулярной плоскости круга, устанавливалась подвижная планка с визирами, диоптрами. Прибор мог подвешиваться вертикально. Для этой цели служит специальная петля в его верхней части, на краю пластины. В вертикально подвешенном состоянии плоскость круга направлялась на небесное светило, после чего подвижная, вращающаяся планка также направлялась на светило. Таким образом определялась высота светила над горизонтом. Кроме того, измерив высоту Солнца в полдень, можно было определить широту места наблюдения. Описанное измерение, вероятно, было весьма неточным, поскольку сам способ достаточно грубый. Считается, что этим прибором можно было находить широту точки наблюдения с точностью до нескольких минут дуги [614].