Orrery

Orrery是太陽系的機械模型,通常根據HeliePentric模型說明或預測行星和衛星的相對位置和運動。它也可能代表這些身體的相對大小。但是,由於由於實際較大比率差異,準確的縮放通常不實用,因此可以使用柔和的近似值。儘管希臘人有工作的行星,但第一個是現代天文館的奧里裡(Orrery)於1713年生產出來,其中一個被提交給奧羅里(Orrery)第四伯爵的查爾斯·博伊爾(Charles Boyle) ,因此是這個名字。它們通常是由一個發條機構驅動的,地球機構代表中心的太陽,並且在每個手臂的末端都有一個行星。
歷史
古代版本


Antikythera機制於1901年在地中海的希臘抗京植物島附近發現,展示了太陽,月亮和古希臘人所知的五個行星的晝夜運動。它的歷史可以追溯到公元前205年至87年。該機制被認為是最早的Orreries之一。它是地理為中心的,用作計算天文位置的機械計算器。
公元前一世紀的羅馬哲學家兼政治家著作西塞羅(Cicero)有描述行星機械模型的參考文獻。據他介紹,希臘多數thales和Posidonius都構建了一種建模天體運動的裝置。
早期版本

1348年,喬瓦尼·唐迪(Giovanni Dondi)建立了系統的第一個已知時鐘驅動機制。根據複雜的中心地理托勒密行星理論,它顯示了月球,太陽,汞,金星,火星,木星和土星的黃道位置。時鐘本身丟失了,但Dondi對其天文學齒輪火車留下了完整的描述。
直到1650年,P. schirleus用太陽作為行星建造了一個地心的天文館,水星和金星作為其衛星圍繞太陽旋轉。
在威廉四世的法院,黑森 - 卡塞爾的蘭格雷夫建造了兩個複雜的天文鐘,於1561年和1563 - 1568年建造。根據托勒密( Ptolemy )的說法天體球帶有動畫的太陽符號,這是在天體地球上首次顯示太陽的真實位置,包括時間方程。現在,鐘錶在Kassel的天文學 - Physikalisches Kabinett和Mathematisch-Physikalischer沙龍的德累斯頓展出。
在1543年在紐倫堡出版的De Revolutionibus Orbium Coelestium中,尼古拉斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus)挑戰了一個地中心宇宙的西方教學,其中太陽每天都在地球周圍旋轉。他觀察到一些希臘哲學家,例如薩摩斯的阿里斯塔克斯(Aristarchus)提出了一個以熱為中心的宇宙。這簡化了行星的明顯環球運動,這使得將行星路徑表示為簡單的圓圈,這是可行的。這可以通過齒輪的使用來建模。 Tycho Brahe的改進儀器對天空(1576–1601)進行了精確的觀察,並從這些Johannes Kepler (1621)中推導出該行星在橢圓形中繞太陽繞。 1687年,艾薩克·牛頓(Isaac Newton)解釋了他的引力理論中橢圓運動的原因。
現代甲殼蟲


有一個由時鐘製造商喬治·格雷厄姆(George Graham)和托馬斯·湯米(Thomas Tompion)建造的Orrery,日期為c。牛津科學博物館歷史上的1710年。格雷厄姆(Graham)向倫敦著名的樂器製造商約翰·羅利(John Rowley)提供了第一款模型或其設計,為薩沃伊(Savoy)的尤金親王(Prince Eugene)撰寫了副本。羅利(Rowley)被委託為他的讚助人查爾斯·博伊爾(Charles Boyle)(Orrery第四伯爵)製作另一本副本,該設備以英文為名。該模型被提交給查爾斯的兒子約翰,後來是科克伯爵第5伯爵和奧羅里伯爵第五伯爵。克里斯蒂亞·惠根(Christiaan Huygens)獨立地發表於1703年,他在1665年至1681年之間在巴黎生活時建造的地中心式行星機器的詳細信息。他計算了代表一年365.242天所需的齒輪火車,並用來生產主要的周期行星。
約瑟夫·賴特(Joseph Wright)的繪畫是一位哲學家,曾在德比博物館和美術館懸掛著奧爾瑞(Orrery)的演講(約1766年),描繪了一群人聽自然哲學家的演講。黃銅Orrery中的太陽提供了房間中唯一的光。繪畫中描繪的Orrery有戒指,其外觀類似於Armillary Sphere 。演示是可以描繪日食的。
為了按時間順序排列,1762年,約翰·哈里森(John Harrison )的海洋時間表首先實現了經度的準確度量。 1766年,天文學家約翰·丹尼爾·蒂蒂(Johann Daniel Titus)首先證明,每個星球與太陽的平均距離可以由以下進展來代表:
即0.4、0.7、1.0、1.6、2.8,...數字是指天文單位,太陽和地球之間的平均距離,即1.496×10 8 km(93×10 6英里)。德比奧里(Derby Orrery)沒有顯示平均距離,而是展示了相對行星運動。
Eisinga天文館建於1774年至1781年,由Eise Eisinga在他位於荷蘭的Franeker的家中建造。它顯示了整個房間天花板寬度的行星,自創建以來幾乎一直在運行。從兩種意義上講,這是一個天文館:一種複雜的機器,顯示了行星軌道,也是描繪行星運動的劇院。埃辛加(Eisinga)的房子被荷蘭王室購買,後者給了他退休金。

1764年,本傑明·馬丁(Benjamin Martin)設計了一種新型的行星模型,其中行星沿著一系列同心或同軸管導致的黃銅臂攜帶。通過這種建築,很難使行星旋轉,並讓衛星轉身行星。馬丁建議傳統的Orrery應由三個部分組成:行星圍繞太陽旋轉的天文館, tellurion (也是Tellurian或tellurim ),它顯示了地球的傾斜軸以及它如何圍繞太陽旋轉,以及Lunarium哪個顯示了月球周圍的偏心旋轉。在一個Orrery中,這三個動作可以安裝在公共桌子上,分別使用中央主軸作為主要搬運工。
解釋
所有Orreries都是天文館(替代複數行星)。 Orrery一詞僅是自1714年以來就存在的。一個宏偉的Orrery是其中一個包括在建造時已知的外行星。天文館一詞已經改變了意義,現在通常是指半球形劇院,其中夜空的圖像被投影到頭頂上。天文館(Orreries)的大小可以從手持式到室內大小。 Orrery用於演示行星的運動,而用於預測葉綠節和過境的機械裝置稱為天然氣。
Orrery應適當地包括太陽,地球和月球(加上其他行星)。一個僅包括地球,月亮和太陽在內的模型稱為滴滴或櫃,其中僅包括地球,月亮是月球。 Jovilabe是木星及其衛星的典範。
行星 | 距離太陽的平均距離( AU ) | 直徑(在地球直徑中) | 質量(在地球質量中) | 密度(g/cm 3 ) | 衛星號 | 軌道時期(年) | 傾向於黃道(學位) | 軸向傾斜(度) | 旋轉期 (恆星) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
汞 | 0.39 | 0.38 | 0.05 | 5.5 | 0 | 0.24 | 7.0° | 0° | 59天 |
金星 | 0.72 | 0.95 | 0.82 | 5.3 | 0 | 0.62 | 3.4° | 177° | -243天 |
地球 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 5.5 | 1 | 1.00 | 0° | 23° | 23.9小時 |
火星 | 1.52 | 0.53 | 0.11 | 3.9 | 2 | 1.88 | 1.9° | 25° | 24.5小時 |
木星 | 5.20 | 11.21 | 317.9 | 1.3 | 95 | 11.9 | 1.3° | 3° | 10個小時 |
土星 | 9.54 | 9.45 | 95.2 | 0.7 | 146 | 29.5 | 2.5° | 27° | 11小時 |
天王星 | 19.2 | 4.01 | 14.5 | 1.3 | 27 | 84 | 0.8° | 98° | -17小時 |
海王星 | 30.1 | 3.88 | 17.1 | 1.6 | 14 | 165 | 1.8° | 28° | 16小時 |
一個天文館將顯示每個行星的軌道周期和旋轉速率,如上表所示。櫃子將顯示地球,月亮圍繞太陽旋轉。它將使用上表的赤道傾斜角度來顯示其圍繞其自身軸旋轉的方式。它將顯示地球的月亮,繞地球旋轉。 Lunarium旨在顯示月亮圍繞地球的複雜運動。
Orreries通常不是為擴展而建造的。人類作為行星的移動的人類Orreries也已經建成,但大多數是暫時的。北愛爾蘭的阿瑪(Armagh)天文台有一個永久性的人類Orrery,其中有六個古老的行星,穀神星和彗星哈雷和埃克克。天王星及以後也以相當有限的方式顯示。另一個是在加利福尼亞州二十九棕櫚樹的Sky's The Limit Pervatory和自然中心。它是一個誠實的比例(一億至1億),忠於人類orrery的位置(準確至四天之內)。前四個行星相對較近,但是接下來的四個行星需要一定數量的遠足才能參觀。法國集團F-HOU發起了所有永久性人類Orreries的人口普查,以研究其對學校教育的影響。可獲得已知的人類Orreries的地圖。
正常的機械時鐘可用於產生一個極其簡單的牛仔裡,陽光在中心,小時的木星和木星在小時手中;木星的每1次革命都會在太陽周圍進行12次革命。木星的實際年份為11.86地球年,因此這個特殊的例子將迅速失去準確性。真正的牛仔將更準確,包括更多的行星,也許也會使行星也旋轉。
投影Orreries
許多天文館(建築物)都有一個投影孔,它將其投射到天文館的圓頂上,一個帶有圓點或小圖像的太陽。這些通常僅限於從水星到土星的行星,儘管有些包括天王星。行星的光源被投影到鏡子上,該鏡子適合驅動圓頂上圖像的電動機。通常,地球會在一分鐘內繞太陽盤旋,而其他行星將在與實際運動成正比的時間內完成軌道。因此,維納斯(Venus)需要224.7天才能繞太陽繞太陽,將需要37秒才能在Orrery上完成軌道,木星將需要11分52秒。
一些天文館利用這一點利用Orreries模擬行星及其月亮。因此,汞在地球年的0.24中繞太陽繞,而Phobos和Deimos Orbit Mars以相似的4:1時間比。希望證明這一點的天文館操作員在陽光下放置了紅帽(使其類似於火星),並關閉了除水星和地球以外的所有行星。類似的近似值可用於顯示冥王星及其五個月亮。
著名的例子

艾爾郡芬威克(Fenwick)的鞋匠約翰·富爾頓(John Fulton)在1823年至1833年之間建造了三個。最後一個是格拉斯哥的凱爾文格羅夫美術館和博物館。
eIninga天文館由一個名為Eise Eisinga的羊毛梳理器在他自己的客廳,位於弗里斯蘭(Friesland )的弗朗尼克(Franeker)的客廳裡,實際上是Orrery。它建於1774年至1781年之間。模型的底座是從房間的天花板向下朝下的,大部分機械作品都在天花板上方的空間中。它是由鍾擺的驅動,該鐘擺具有9個重量或池塘。行星實時圍繞模型移動。
一個創新的概念是讓人們發揮移動行星和其他太陽係對象的作用。這種稱為人類Orrery的模型已在Armagh天文台佈置。
在流行文化中
- Meccano建築系統是構建高度準確的Orreries的流行工具。 1918年6月的Meccano手冊中,Model 391是第一個Meccano Orrery。
- 在1969年的沙丘續集《沙丘彌賽亞》中,有一個桌面Orrery的描述,代表了虛構的星球Arrakis及其太陽的兩個衛星。
- 在1982年電影《黑水晶》的背景故事中,Urskek Tektih在他居住的山頂天文台的Urskek Shodyod的幫助下,在他的Urskek Shodyod的幫助下製作了一個巨大的自動Orrery。
- 在1999年版本的泰山(Tarzan)中,標題角色在上面研究了一個帶有行星的Orrery。
- 在2000年的科幻電影《黑色》中,Orrery被用來展示地球上的日食。
- 在2020年的歷史小說中通常,伊麗莎白·麥克阿瑟(Elizabeth MacArthur)尤其是伊麗莎白·麥克阿瑟(Elizabeth MacArthur)與道斯(Dawes)的虛構關係不斷發展。