Como funcionam os astrolábios

Se você nasceu antes, digamos, de 1960 e seguiu qualquer tipo de educação técnica, sem dúvida fez uso de um dos computadores mais onipresentes da história - a régua de cálculo. Eu, pelo menos (nascido em 1964) nunca usei a ferramenta, mas lembro com muita clareza a do meu pai. Estava na gaveta de cima de sua mesa, ao lado de transferidores, compassos , triângulos de desenho e a calculadora de LED da Texas Instruments que eventualmente a tornaria obsoleta. Eu brincava com isso muitas vezes, fascinado por algo tão simples e tão complexo ao mesmo tempo.

Em 1360, uma criança poderia ter tido uma experiência semelhante com outro tipo de computador analógico. Ele ou ela teria sido treinado como usá-lo e, muito provavelmente, como fazer um do zero, de madeira ou bronze. O dispositivo era conhecido como astrolábio , que recebeu o nome, em última análise, do grego astrolabos , ou "tomada de estrelas". Foi usado principalmente para fazer medições astronômicas, normalmente das altitudes dos corpos celestes, mas filósofos, astrólogos e marinheiros astutos inventaram centenas de usos para o instrumento. O astrolábio foi, sem dúvida, a régua de cálculo da Idade Média.

Hoje, embora os computadores e outras tecnologias os tenham substituído em aplicações astronômicas e marítimas práticas, os astrolábios continuam a fascinar tecnófilos, historiadores da ciência e observadores amadores do céu. Muitos educadores usam a ferramenta em suas salas de aula para ensinar sobre a esfera celeste e como traçar e prever uma variedade de fenômenos astronômicos, incluindo nascer/pôr do sol, nascer/pôr da lua, trânsitos de estrelas, movimentos retrógrados e muito mais. Mesmo as pessoas que não conseguem distinguir um cometa de um cupido apreciam os astrolábios por seu artesanato requintado e beleza, e não é incomum que colecionadores de arte e antiquários paguem milhares de dólares por um belo espécime que remonta ao século XVIII ou anterior.

Então, o que exatamente é isso que obrigou Geoffrey Chaucer a escrever sobre sua estrutura e função em um tratado do século 14 e, quase 620 anos depois, inspirou o Autodesk Fellow e engenheiro de software Tom Wujec a demonstrar uma réplica funcional para o TEDGlobal? Nas próximas páginas, exploraremos tanto a arte quanto a ciência - assim como a ascensão e queda - do astrolábio. Vamos considerar todos os seus pedaços e, então, como um astrolábio é feito para decodificar o céu, vamos trabalhar com alguns exercícios de astronomia da vida real. Mas não se preocupe. Você terá bastante experiência antes de sair e esticar o pescoço para ver as estrelas.

1. A Eclíptica Cósmica: História do Astrolábio
2. Das Alidades e Almucantars: Anatomia de um Astrolábio
3. Usando um astrolábio: você está pronto?
4. Contando o tempo - com seu astrolábio incrível
5. Obtendo seu próprio astrolábio

Muito antes dos relógios e calendários, os humanos se voltaram para os céus para medir o tempo e se orientar no planeta. Os povos antigos observavam ciclos relacionados aos movimentos da Terra, do Sol e da Lua e usavam esses ciclos para determinar a duração dos dias, meses e anos. Eles também observaram as estrelas com grande interesse, organizando-as em imagens - constelações - como forma de trazer ordem ao caos louco do céu noturno.

Outra convenção organizadora foi a "esfera celeste", um globo imaginário que se pensava circundar a Terra. Como um globo tradicional, a esfera celeste possuía pólos norte e sul, um equador e coordenadas semelhantes à latitude e longitude. Para um observador na superfície da Terra , as estrelas existiam como pontos fixos de luz no interior da esfera. O sol, a lua e os planetas não estavam fixos na esfera, mas se moviam em um caminho circular conhecido como eclíptica .

Agora imagine que você quer pegar a esfera celeste tridimensional e projetá-la em uma superfície plana e bidimensional. Este foi o problema fundamental que enfrentou estudiosos como Hiparco, que nasceu em Nicéia em 180 aC Hiparco manteve registros meticulosos de 850 estrelas, uma atividade que levou à descoberta da precessão (oscilação da Terra em seu eixo) e a uma forma única de descrevendo a posição de uma estrela. O astrônomo grego foi capaz de construir um mapa imaginando uma linha perpendicular conectando cada estrela a um ponto em um plano correspondente ao plano do equador da Terra. O mapa, que preservou as relações angulares entre as estrelas, pode ter sido o primeiro exemplo de projeção estereográfica .

Cláudio Ptolomeu bebeu pesadamente de Hiparco enquanto preparava sua magnum opus, o "Almagest", e outros livros. Em "Planisphaerium", publicado em 150 dC, Ptolomeu fornece uma descrição completa, quase certamente baseada nas idéias de Hiparco, das técnicas matemáticas necessárias para projetar pontos na esfera celeste. O livro parecia ser um manual para construir um instrumento de trabalho, mas não existem evidências sugerindo que ele realmente construiu um astrolábio. Ele, no entanto, projetou e construiu a esfera armilar , um antecessor complexo do astrolábio.

O primeiro relato oficial do que se tornaria o astrolábio moderno e muito mais fácil de usar veio de Theon de Alexandria em 390 dC OK, então Theon não construiu um astrolábio, mas os historiadores acham que ele forneceu um projeto completo.

Quando os astrônomos islâmicos pegaram o tratado de Theon sobre astrolábios, viram seu valor imediatamente. Eles começaram a fazer e usar os instrumentos - e compor seus próprios manuais. Os primeiros guias de astrolábios escritos em árabe apareceram no século VIII. No século 11, os dispositivos começaram a aparecer na Espanha muçulmana. A partir daí, foi pular, pular e pular na Europa cristã, onde os astrolábios ajudaram astrônomos – e até poetas talentosos como Chaucer – a trazer ordem e estabilidade ao céu noturno. Eles foram uma ferramenta indispensável ao longo da Idade Média, até serem suplantados por tecnologias mais novas e mais especializadas, como telescópios, sextantes e relógios de pêndulo.

Planisférico ou Marítimo, Senhora?

Volte para o mundo antigo e você encontrará dois tipos básicos de astrolábios. O primeiro tipo, conhecido como astrolábio planisférico , ajudou os astrônomos a calcular as posições dos objetos celestes. Todos os primeiros astrolábios eram do tipo planisférico até que os marinheiros viram como os instrumentos podiam ser úteis.

Por volta do século 15, astrolábios marítimos começaram a aparecer. Eles eram como versões hackeadas de seus primos planisféricos, usados ​​principalmente para determinar a altitude do sol ou de uma estrela, que poderia então ser usada para determinar a latitude. Eles vinham com duas partes básicas - um círculo graduado e uma alidade, um dispositivo de mira ou ponteiro usado para medir ângulos. Os astrolábios planisféricos eram um pouco mais complicados. Eles também eram mais idiossincráticos porque sua operação dependia da latitude do usuário.

Se você tivesse um astrolábio antigo à sua frente, seja ele originado no Islã do século 11 ou na Europa do século 16, ele viria com as mesmas partes básicas. Aqui estão eles, trabalhando de baixo para cima no instrumento:

A mater (latim para "mãe") serviu como base de um astrolábio. Essa placa circular, geralmente feita de latão, tinha cerca de 15 centímetros de diâmetro e um quarto de polegada de espessura. Seu centro foi escavado para que uma ou mais placas pudessem ficar em cima, aninhadas na depressão. A borda da mater, conhecida como limbo , tinha duas escalas - uma escala interna para medir as horas do dia e uma externa para medir graus de 0 a 360. Um trono com um anel ficava acima da marcação do meio-dia, definindo o topo do astrolábio e fornecendo um ponto de fixação. Quando ele queria usar o instrumento, um astrônomo amarrava uma corda no anel e deixava o dispositivo pendurado para baixo.

Em seguida veio uma série de placas , com cada placa correspondendo a uma latitude específica. Isso foi necessário porque um observador localizado no equador viu uma seção diferente do céu noturno em comparação com um observador, digamos, em latitude média. Para que o astrolábio funcionasse corretamente, ele precisava de uma placa específica para uma determinada latitude.

Cada placa veio gravada com dois tipos de círculos. Os primeiros eram círculos de altitude constante conhecidos como almucantars , sendo o horizonte o almucantar mais importante. O segundo eram os azimutes , que encontravam os almucantars em ângulos retos. O azimute mais importante era o meridiano.

A rete (soa como "tratado") repousava em cima das placas. As retes modernas geralmente são feitas de plástico transparente para que você possa ver através delas as placas abaixo. Para obter o mesmo efeito no mundo antigo, os fabricantes de astrolábios cortaram grandes porções do metal, deixando para trás um anel semelhante a um esqueleto. A rete foi marcada com várias estrelas e várias constelações importantes. Ao girar em torno de um pino central (o pólo celeste norte), a rete mostrava o movimento diário da esfera celeste. O perímetro da rete continha uma escala mais externa dividida em horas e uma escala mais interna marcada com dias do ano.

Em alguns astrolábios, um ponteiro em forma de relógio chamado de regra , marcado com declinações de -30 graus a +70 graus, estava em cima de tudo. Um alfinete passou pelo centro do instrumento, mantendo todas as peças juntas, mas permitindo que a régua e a rete girassem sobre a placa.

A parte de trás do instrumento continha uma variedade de escalas e tabelas úteis. Todos os astrolábios incluíam escalas para medir ângulos e determinar a longitude do sol para qualquer data. Muitos também tinham escalas para resolver problemas simples de trigonometria. Uma alidade também presa às costas, permitindo ao usuário medir a altitude de um objeto celeste.

No século 10, o astrônomo persa (e adorador do astrolábio) Abd al-Rahman al-Sufi escreveu um livro alegando 1.000 usos para um astrolábio. O persa pode estar exagerando um pouco, mas nas mãos de um praticante habilidoso, o instrumento poderia fornecer respostas para muitos problemas. Com um astrolábio, os astrônomos podiam calcular a posição de objetos celestes, a hora do dia (ou da noite), a época do ano, a altitude de qualquer objeto, a latitude e muito mais.

Um dos cálculos mais fáceis de fazer com um astrolábio é a altitude de um objeto acima do horizonte. O objeto pode ser qualquer coisa - uma árvore, um pico de montanha, uma estrela. Para encontrar sua altitude, siga estes passos:

Legal né? Agora, digamos que você queira usar o astrolábio para determinar quando o sol se põe em um determinado dia. Aqui está o que você faz:

Mais coisas práticas divertidas a seguir.

Perdeu seu smartphone ? Não se preocupe, basta puxar o seu astrolábio para encontrar a hora do dia ou da noite. Durante o dia, você basearia seus cálculos na altitude do sol . À noite, você usaria a altitude de uma estrela visível. Como exemplo, vamos percorrer as etapas para determinar a hora da noite:

O site do Oxford Museum of the History of Science oferece uma excelente demonstração interativa deste último exercício, usando uma réplica de um antigo astrolábio. À medida que o guia pelo processo, também mostra as marcações nas várias escalas do instrumento.

Se você é um aficionado por astronomia, provavelmente já investiu em um bom telescópio. Agora você pode querer adicionar um astrolábio à sua coleção. A coisa mais simples é comprar um astrolábio pronto para sair da caixa. Você pode encontrar alguns astrolábios antigos no eBay, embora qualquer instrumento pré-século 20 lhe custará muito dinheiro. Uma opção melhor é comprar uma réplica, que lhe dará uma autêntica experiência de astrolábio antigo sem o alto preço. Muitos sites oferecem uma variedade de astrolábios planisféricos e marítimos.

Os materiais modernos oferecem algumas vantagens sobre o latão e o estanho. Uma boa mistura de escolas antigas e novas vem da Janus, uma empresa sediada em Delaware por trás de vários recursos populares de astrolábios. Se você realmente quer chutar a velha escola, você vai querer construir seu próprio astrolábio do zero. Para obter a experiência completa, comece lendo "Um Tratado sobre o Astrolábio", o primeiro manual em inglês sobre o instrumento. James E. Morrison, o proprietário e criador de Janus e The Personal Astrolabe , traduziu o trabalho de Chaucer do inglês médio para uma linguagem mais gentil que todos podemos entender (um PDF da tradução está disponível aqui ).

Para construir um astrolábio que você pode usar enquanto lê o tratado do século XIV, sua melhor aposta é começar com modelos pré-existentes. Em "The History and Practice of Ancient Astronomy" (Oxford University Press, 1998), o autor James Evans fornece um conjunto de padrões completos para fazer um astrolábio. Basta fotocopiar os moldes em papel (ou em uma transparência de acetato no caso da rete), colá-los em cartolina, recortar as peças, fazer um furo no centro e unir tudo com um parafuso e uma porca. Ele fornece especificamente padrões para duas placas de altitude - Seattle e Los Angeles - mas você também pode encontrar outras no corpo do livro.

Outro grande recurso é uma atividade prática de astrolábio desenvolvida pelo Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí. O site inclui um programa que calcula um conjunto completo de modelos de astrolábios para qualquer local. Depois de especificar sua localização, o programa gera arquivos que você pode salvar em seu computador ou imprimir. O site também oferece instruções completas de montagem e uma cartilha sobre como usar a coisa depois de construída.

Não importa qual caminho você tome, astrolábio comprado em loja ou faça você mesmo, você terá sua própria versão do primeiro computador analógico do mundo. E com ele, você terá uma maior compreensão do céu noturno - e uma conexão mais profunda com o mundo da astronomia antiga.

Para que servem os astrolábios?

Os astrolábios ainda são usados ​​hoje?

Qual é a diferença entre um sextante e um astrolábio?

Quem inventou o astrolábio e quando?

Por que os astrolábios são importantes para os muçulmanos?

Nota do autor: Como funciona o Astrolabes

Ocorreu-me enquanto estava encerrando esta história que você poderia fazer um astrolábio digital para rodar em seu smartphone ou tablet. Eu fiz uma pesquisa rápida no meu telefone e - você acredita? -- há um aplicativo para isso! Confira Astrolabe Clock da TwoNineEight Software. É gratuito, embora talvez um pouco menos satisfatório de usar do que um astrolábio em sua forma analógica pura.

Artigos relacionados