백스태프

Backstaff
발라스텔라와 혼동하지 말자.

백스태프는 천체, 특히 태양이나 달의 고도를 측정하는 데 사용되었던 항법 기구다. 태양을 관찰할 때, 사용자들은 태양을 등에 대고(이름을 강조) 수평선 베인 위에서 위쪽 베인이 드리운 그림자를 관찰했다. 그것은 영국 항해사 존 데이비스에 의해 발명되었는데, 그는 1594년 그의 책 "세먼의 비밀"에서 그것을 묘사했다.[1]

백스태프 유형

백스태프는 그림자의 투영에 의해 태양의 고도를 측정하는 기구에 붙여진 이름이다. 후방 관측을 이용해 태양의 고도를 측정하려는 발상은 토마스 해리엇에서 비롯된 것으로 보인다.[2] 많은 종류의 기구들이 백스테이브로 분류될 수 있는 크로스 스탭으로부터 진화했다. 항법 기기 역사에서 데이비스 사분면만이 지배적인 위치를 유지하고 있다. 실제로 데이비스 사분면은 본질적으로 백스태프와 동의어다. 그러나 데이비스는 그러한 기구를 디자인한 첫 번째도 마지막도 아니었고 다른 것도 여기서 고려되고 있다.

데이비스 사분면

1765년 요하네스 반 쿨렌이 만든 데이비스 사분면. 파리 국립 박물관 전시.

존 데이비스 선장은 1594년에 백스태프의 버전을 발명했다. 데이비스는 항해사였는데, 항해사의 아스트롤라베, 사분면, 크로스 스탭과 같은 당시의 악기에 상당히 익숙했다. 그는 각각의 단점을 인식하고 그러한 문제들을 줄이고 태양열 상승의 용이성과 정확성을 높일 수 있는 새로운 도구를 만들기 위해 노력했다.

사분면 직원의 초기 버전은 그림 1에 나타나 있다.[3] 스태프를 따라 미끄러질 수 있도록 호를 스태프에게 부착했다(곡선을 선택했지만 모양은 중요하지 않다). 호(A)를 수평선 베인(B)에 그림자를 드리울 수 있도록 배치했다. 항해사는 직원들을 따라 보며 수평선 베인의 슬릿을 통해 수평선을 관찰했다. 수평선에 맞춰 그림자가 정렬되도록 호를 미끄러뜨림으로써, 졸업된 스태프들에게 태양의 각도를 읽을 수 있었다. 이것은 단순한 사분면이었지만, 사람이 좋아할 만한 만큼 정확하지는 않았다. 기구의 정확도는 직원의 길이에 따라 달라지지만, 긴 직원이 기구를 더 다루기 어렵게 만들었다. 이 기기로 측정할 수 있는 최대 고도는 45°이다.

그의 사분면의 다음 버전은 그림 2에 나타나 있다.[3] 이전 버전에서 기기 상단에 있는 호는 트랜섬에 배치된 섀도 베인으로 교체되었다. 이 트랜섬은 스태프 위의 그림자의 각도를 나타내기 위해 등급이 지정된 눈금을 따라 이동할 수 있다. 직원 아래에는 30° 호가 추가되었다. 왼쪽 수평선 베인을 통해 보이는 수평선은 그림자와 일직선이다. 아크의 조준 베인은 수평선의 시야와 일치할 때까지 이동한다. 측정한 각도는 트랜섬의 위치와 호에서 척도로 측정한 각도로 나타낸 각도의 합이다.

현재 데이비스와 동일시되는 계측기는 그림 3에 나와 있다.[4] 이 형태는 17세기 중반에 이르러 진화되었다.[4] 사분원호가 두 부분으로 갈라졌다. 60°의 스팬을 가진 더 작은 반지름 호는 스태프 위에 장착되었다. 30°의 경간을 가진 더 긴 반지름 호는 아래에 장착되었다. 두 호 모두 공통의 중심을 가지고 있다. 공통 센터에는 슬롯형 수평선 베인이 장착되었다(B). 움직일 수 있는 섀도 베인이 수평선 베인에 드리워지도록 위쪽 호에 놓였다. 이동 가능한 시야 베인이 하부 아크(C)에 장착되었다.

사람이 임의의 위치에서 호를 읽는 것보다 특정 위치에 베인을 두는 것이 더 쉽다. 이는 버니어(Vernier)의 명료함 때문에 두 개의 선 세그먼트를 정확하게 정렬할 수 있다. 따라서 비교적 소수 눈금으로 표시된 작은 반지름을 가진 호를 사용하여 섀도 베인을 특정 각도에 정확하게 배치할 수 있다. 반면에 수평선으로 가는 선이 그림자와 만나는 위치로 시야 베인을 이동하려면 큰 호가 필요하다. 왜냐하면 그 위치가 아주 작은 정도일 수 있고 큰 호가 있으면 더 큰 정확도로 작은 눈금을 읽을 수 있기 때문이다. 후에 이 기구의 큰 호는 주요 눈금이 허용하는 것보다 더 정확하게 읽을 수 있도록 횡단형으로 표시되었다.[5]

따라서 데이비스는 사분면의 구성을 최적화하여 작은 호와 큰 호를 둘 다 가질 수 있었고, 전체 악기를 그렇게 크게 만들지 않고도 반지름이 큰 단일 호 사분면의 효과적인 정확도를 가능하게 했다. 이 악기의 형태는 백스태프와 동의어가 되었다. 그것은 백스태프의 가장 널리 사용되는 형태 중 하나였다. 유럽 대륙 항해사들은 그것을 잉글리시 쿼드런트라고 불렀다.

나중에 데이비스 사분면의 수정은 섀도 베인 대신에 플램스티드 유리를 사용하는 것이었다. 이것은 존 플램스티드에 의해 제안되었다.[4] 이것은 그림자가 아닌 수평선 베인에 태양의 이미지를 투사하는 베인 위에 렌즈를 놓았다. 그것은 하늘이 흐리거나 흐린 조건에서 유용했다; 희미한 태양의 이미지가 그림자가 보이지 않는 수평선 베인 위에서 더 밝게 보였다.[5]

  • 그림 1 – 그의 저서 '세먼의 비밀'의 삽화 뒤에 나오는 데이비스 쿼드런트의 간단한 전조. 호는 각도를 45°로 측정하도록 제한되었다.

  • 그림 2 – 그의 저서 '세먼의 비밀'의 삽화에 이은 두 번째 데이비스 쿼드런트. 위의 호는 아래의 호와 위의 그림자 주물 트랜섬으로 대체된다. 이 계측기는 이제 최대 90°까지 측정할 수 있다.

  • 그림 3 – 17세기 중반까지 진화했던 데이비스 사분면 상부 트랜섬은 60° 호로 교체되었다.

사용법

기기를 사용하기 위해, 네비게이터는 그림자 베인을 태양의 고도를 예상하는 위치에 배치한다. 앞에 악기를 들고, 태양을 등에 업은 채, 그림자 베인이 드리운 그림자가 슬릿 옆 수평선 베인 위로 떨어지도록 악기를 잡고 있다. 그런 다음 시야 베인을 움직여 시야 베인으로부터 수평선 베인의 슬릿을 통해 수평선을 관찰하면서 동시에 그림자의 위치를 유지하도록 한다. 이로써 그는 두 호에서 읽은 각도의 합으로서 지평선과 태양 사이의 각도를 측정할 수 있게 되었다.

그림자의 가장자리는 태양의 사지를 나타내기 때문에, 그는 태양의 반시계를 위한 값을 수정해야 한다.

데이비스 사분면에서 파생된 기기

데이비스 사분면에서 파생된 엘튼 사분면. 그것은 인공 지평선을 제공하기 위해 정신수준의 인덱스 암을 추가했다.

데미크로스

그림 4 – 데미 크로스 이 악기는 데이비스 사분면에 현대적이고 영국 밖에서 인기가 있었다. 데이비스 버전의 첫 번째 버전과 유사함을 보여준다(그림 1)

데미 크로스는 데이비스 쿼드런트와 동시대적인 악기였다. 그것은 영국 밖에서 인기가 있었다.[4]

수직 트랜섬은 크로스 스탬프의 반트랜섬과 같았고, 따라서 데미 크로스라는 이름이 붙었다. 그것은 여러 높이 중 하나로 설정될 수 있는 섀도 베인(그림 4의 A)을 지지했다(5월에 따라 3개,[4] 데 힐스터에[6] 따라 4개). 섀도 베인 높이를 설정하여 측정할 수 있는 각도의 범위를 설정하였다. 트랜섬은 스탭을 따라 미끄러질 수 있고 스탭의 저울 중 하나에서 각도를 읽을 수 있다.

조준 베인(C)과 수평선 베인(B)이 수평선과 시각적으로 정렬되었다. 지평선 베인 위에 드리워진 섀도 베인의 그림자와 지평선과 일직선으로 각도를 정했다. 실제로 이 기구는 데이비스 사분면에 비해 정확하지만 다루기가 어려웠다.[6]

쟁기

그림 5 – 쟁기 – 교차 스탭과 백스태프의 특성을 모두 갖춘 과도기적 기기

쟁기는 잠시 동안 존재했던 특이한 악기에 붙여진 이름이었다.[4] 그것은 부분적으로 크로스 스탭과 부분적인 백스태프였다. 그림 5에서 A는 수평선 베인 B에 그림자를 드리우는 트랜섬이다. 그것은 그림 1의 직원과 같은 방식으로 기능한다. C는 조준 베인이다. 네비게이터는 조준 베인과 수평 베인을 사용하여 기기를 수평으로 정렬한다. 목격 베인은 직원을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 이동할 수 있다. D는 교차로에서 발견되는 것과 같은 트랜섬이다. 이 트랜섬에는 다른 길이의 트랜섬을 모방하기 위해 직원으로부터 더 가깝거나 더 멀리 이동할 수 있는 두 개의 베인이 있다. 트랜섬은 스태프 위에서 움직여서 각도를 측정하는 데 사용할 수 있다.

알무칸타르 직원

주요 기사: 알무칸타르

알무칸타르 스태프는 낮은 고도에서 태양의 고도를 측정하는 데 특별히 사용되는 장치다.

크로스스태프

주요 기사: 크로스스태프

교차스태프는 보통 직접적인 관찰 도구였다. 그러나, 후년에 그것은 후방 관찰과 함께 사용하도록 수정되었다.

사분면

수평선 베인에 드리워진 그림자를 관찰하여 태양의 고도를 측정하는 데 사용된 사분면(뒷면 관측 사분면)의 변화가 있었다.

토머스 후드 크로스 스태프

그림 6 – 토마스 후드의 크로스 스태프 크로스스태프라고 불리지만, 이 악기는 섀도 베인을 이용해 악기에 그림자를 드리워 태양의 고도를 측정한다.

토마스 후드는 1590년에 이 크로스 스탭을 발명했다.[4] 그것은 측량, 천문학 또는 다른 기하학적 문제에 사용될 수 있다.

그것은 트랜섬과 야드 두 가지 요소로 이루어져 있다. 트랜섬은 수직 성분으로 상부에서 0°에서 하부에서 45°로 등급이 매겨진다. 트랜섬 상단에는 베인이 장착되어 그림자를 드리운다. 마당은 수평이고 45도에서 90도로 졸업한다. 트랜섬과 야드는 트랜섬을 수직으로 수평으로 조정할 수 있는 특수 장치(그림 6의 이중 소켓)로 연결된다.

바닥보다는 마당을 트랜섬 상단에 두고 기구를 시공하는 것이 가능했다.[7]

처음에는 트랜섬과 야드가 각각 45° 설정으로 결합되도록 설정된다. 기기는 야드가 수평이 되도록 잡는다(항법사가 야드를 따라 수평을 볼 수 있어 이를 보조한다). 소켓을 풀어 트랜섬이 수직으로 이동하도록 하여 베인의 그림자가 야드의 90° 설정에 드리워질 때까지 한다. 만약 트랜섬의 움직임만으로 이것을 이룰 수 있다면, 고도는 트랜섬의 눈금에 의해 주어진다. 태양이 너무 높으면 소켓의 야드 수평 개구부가 느슨해지고 야드를 움직여 그림자가 90° 마크에 착륙할 수 있게 한다. 그러면 마당은 고도를 산출한다.

기존의 크로스 스탭에 비해 졸업식 간격이 좋았기 때문에 상당히 정확한 악기였다. 하지만, 그것은 약간 다루기 힘들고 바람 속에서 다루기 힘들었다.

벤자민 콜 사분면

그림 7 – 1748년식 콜 사분면

항법계의 백스테이프 수집에 뒤늦게 더해진 이 장치는 1748년 벤자민 콜에 의해 발명되었다.[4]

이 기구는 한쪽 끝에 선회 사분면이 있는 스태프로 구성된다. 사분면에는 섀도 베인이 있는데, 이 베인은 졸업 척도의 위쪽 끝(그림 7의 A)에 데이비스 사분면의 플램스티드 유리 같은 렌즈를 선택적으로 가져갈 수 있다. 이것은 수평선 베인(B)에 그림자를 드리우거나 태양의 이미지를 투사한다. 관찰자는 시야 베인(D)의 구멍과 수평선 베인의 슬릿을 통해 수평선을 보고 기구가 수평이 되도록 한다. 사분면 구성요소는 수평선과 태양의 이미지 또는 그림자가 정렬될 때까지 회전한다. 고도는 사분면의 눈금에서 읽을 수 있다. 판독값을 개선하기 위해 스태프(C)에 원형 버니어를 장착한다.

이러한 악기가 18세기 중반에 도입되었다는 사실은 이 사분면이 팔분계에서도 여전히 실행 가능한 악기였음을 보여준다.

영국의 과학자 조지 애덤스는 동시에 매우 비슷한 배후를 만들었다. 아담의 버전은 플램스티드 유리와 수평선 베인 사이의 거리가 베인에서 시야 베인까지의 거리와 동일하다는 것을 보장했다.[8]

크로스 보우 사분면

그림 8 – 크로스 보우 사분면 그리기 120° 호는 90° 호로 등급이 매겨져 공칭 호 크기보다 약간 큰 구획이 생겼다.

에드먼드 건터는 1623년경, 항모의 활이라고도 불리는 크로스 보우 사분면을 발명했다.[4] 그것은 궁수의 석궁과 유사함에서 이름을 얻었다.

이 악기는 호가 120도인데 90도 호로만 졸업했다는 점에서 흥미롭다.[4] 이와 같이 호에 있는 각도의 간격은 1도보다 약간 크다. 계측기의 예는 0° ~ 90°의 졸업 또는 두 개의 미러링된 0° ~ 45° 세그먼트를 호 중간점에 중심으로 찾을 수 있다.[4]

계측기에는 세 개의 베인, 수평선을 관측할 수 있는 구멍이 있는 수평선 베인(그림 8의 A), 수평선 베인에 그림자를 드리우는 섀도 베인(B), 수평선 베인에서 수평선과 그림자를 볼 때 항해사가 사용하는 조준 베인(C)이 있다. 이것은 태양의 고도를 동시에 측정하는 동시에 기구가 수평이 되도록 하는 역할을 한다. 고도는 그림자와 조준 베인의 각도 위치의 차이다.

이 악기의 일부 버전과 함께, 각 일일에 대한 태양의 편차가 호에 표시되었다. 이를 통해 네비게이터는 섀도 베인을 날짜로 설정할 수 있었고 기기는 고도를 직접 읽을 수 있었다.

참조

  • 에브라임 챔버스, 사이클로프디아, 제1권, 1728년 백스태프의 사용 설명
  • 모리스 다마스, 17, 18세기의 과학 기구와 그 제조자들, 포트만 북스, 1989년 런던 ISBN978-0-7134-0727-3
  • Gerard L'Estrange Turner, Antictic Scientific Instruments, Blandford Press Ltd. 1980 ISBN 0-7137-1068-3

메모들

  1. ^ Willem Frederik Jacob Mörzer Bruyns; Richard Dunn (2009). Sextants at Greenwich: a catalogue of the mariner's quadrants, mariner's astrolabes, cross-staffs, backstaffs, octants, sextants, quintants, reflecting circles and artificial horizons in the National Maritime Museum, Greenwich. Oxford University Press. pp. 72–. ISBN 978-0-19-953254-4. Retrieved 16 September 2011.
  2. ^ Taylor, E.G.R. (1953). "The Doctrine of Nautical Triangles Compendius". Journal of the Institute of Navigation. 6: 134–135.
  3. ^ a b 시먼의 비밀은 2008년 6월 22일 웨이백머신에 보관되었다. 데이비스가 출판한 글과 삽화가 함께 실려 있다.
  4. ^ a b c d e f g h i j k 5월, 윌리엄 에드워드, 해양항행의 역사, G. T. 파울리스 & 주식회사, 헨리 온 테임즈, 1973년 옥스퍼드셔 주, ISBN 0-85429-143-1
  5. ^ a b Bennett, Jim, "18세기 런던에서의 Catadioptrics and Commerce in 18세기 런던" 2006년 역사, vol xliv, 247–277페이지.
  6. ^ a b 힐스터의 웹 사이트인 Nicolas de Hilster는 데미크로스의 훌륭한 복제품을 문서화했다.
  7. ^ De Hilster, N. (2009). "Master Hood's cross-staff: a reconstruction" (PDF). Bulletin of the Scientific Instrument Society. 101. Archived from the original (PDF) on 21 July 2011.
  8. ^ 찰스 허튼, "2011년 6월 5일 웨이백 기계에 보관된 "수학적, 철학적 사전"

외부 링크

  • answers.com의 "백스태프" – 백스태프 사용 방법에 대한 좋은 다이어그램.
귀인

Public Domain 이 글에는 현재 공개 도메인에 있는 출판물의 텍스트가 통합되어 있다. Chambers, Ephraim, ed. (1728). Cyclopædia, or an Universal Dictionary of Arts and Sciences (1st ed.). James and John Knapton, et al.누락 또는 비어 있음(도움말)