Heliosztát

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. július 14-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 4 szerkesztést igényelnek .

A heliosztát  olyan eszköz, amely elforgatja a tükröt úgy, hogy a Nap sugarait folyamatosan egy irányba irányítsa, a Nap látszólagos napi mozgása ellenére. Heliosztátokat használnak napelemes teleszkópokban, de ezeket az egyszerűbb coelote váltotta fel .

A nap mellett más égitestek megfigyelésére használt, továbbfejlesztett eszközt siderosztátnak neveztek ( lat.  sideris  - genitív eset lat.  sidus  - "égitest, csillag" és más görög στατός  - "álló, mozdulatlan"). A legegyszerűbb siderosztátokat már a 17. században használták. A 18. század óta óramechanizmust használnak a tükör forgatására. [egy]

Hogyan működik

A múltban számos optikakísérlethez szükség volt egy tükörről visszaverődő napsugarat átengedni egy sor műszeren, amelyeket gondosan egymás után helyeztek el egy vízszintes asztalon vagy padon. De a Napnak látszólagos folyamatos mozgása van, és a PP' világtengely körüli látható napi forgása során leírja az égi szféra egyik kis körét (lásd az 1. ábrát) .

A tavaszi és őszi napéjegyenlőség napjain ez a kör egybeesik a BB' égi egyenlítővel , aminek következtében a sugár által leírt kúp síkká változik. Éppen ellenkezőleg, nyáron és télen, a napfordulók idején ezek az AA' és CC' körök lesznek a legkisebbek, és a sugarak által leírt kúpok a legélesebbek. A napsugár ilyen mozgásának megfelelően a világítótest napi mozgása során "heliosztátokat" helyeztek el - olyan eszközöket, amelyekben az óraszerkezet úgy forgatja a tükröt, hogy a róla visszaverődő sugár hosszú ideig megtartja eredeti irányát. .

A heliosztát története és fajtái

Az első heliosztátot Poggendorf szerint a 17. század közepén a firenzei "del Cimento" Borelli akadémia egyik tagja építette az akadémia által végzett fénysebesség -kísérletekkel összefüggésben .

Az elméletileg legegyszerűbb heliosztátot a Fahrenheit rendezte be a 18. század első negyedében. Ebben az óramechanizmus a tükröt a világ tengelyével párhuzamos tengely körül forgatta napi egy fordulattal . Ha a tükör annyira meg van dőlve a forgástengelyhez képest, hogy a napsugár ezzel a tengellyel párhuzamosan verődik vissza, amikor a heliosztátot mozgásba hozza, akkor nyilvánvaló, hogy a visszavert sugár iránya egész nap változatlan marad. bár más napokon, amikor a nap elhajlása jelentősen megváltozik, a tükörnek a tengelyhez képest már eltérő dőlésszögére lesz szükség. Ez a heliosztát kényelmetlennek bizonyult, mert az alulról felfelé, a világ tengelye mentén irányított sugarat egy második visszaverődéssel vízszintes irányba kellett vinni, ami újabb fényveszteséggel járt. A Fahrenheit-heliosztát kialakítását Fraunhofer továbbfejlesztette , és 1860 körül Monkgoven nagyméretű heliosztátját fényképészeti nagyításokhoz is elhelyezte, és műszereit ferdén helyezte el, hogy elkerülje a másodlagos visszaverődést.

Az eszköz egyszerűsége szempontjából a másodiknak a litrovi heliosztátot kell tekinteni ( augusztus, hartnack), ahol a tükör síkja párhuzamos a világ tengelyével, és a forgás ugyanazon tengely körül félfordulattal történik. 24 órából. A napéjegyenlőség napjaiban, amikor a Nap az Egyenlítő mentén mozog , a heliosztát tükörre eső sugár és a beesési pontban a tükör síkjára merőleges sugár egyaránt bezáródik az Egyenlítő síkjába, így a visszavert fénysugár A sugár ugyanabban a síkban marad. A készülék beszerelésekor elfordíthatja a tükröt úgy, hogy a visszavert sugár vízszintessé váljon; de ebben az esetben a nyugati vagy a keleti pont felé fog irányulni, mert ezen a vonalon a horizont metszi az egyenlítő síkját. A visszavert sugár nem változtatja meg irányát a napi mozgás során, ha a tükör a Nappal azonos irányba, de feleannyi sebességgel forog. Miután az MM tükröt NON` , szögbe forgattuk (lásd a 2. ábrát) , a RON visszaverődési szög NON` -kal csökken ; a SON` beesési szögnek ugyanannyival kell csökkennie, hogy a visszavert sugár ugyanazt az irányt tartsa VAGY , ezért SOS=2NON` .

Más napokon a Nap kis köröket ír le az égi szférán, és a beeső sugár annak a kúpnak a felületén marad, amelynek az egyik ilyen kör az alján, csúcsa pedig az égi szféra közepén. A világ tengelyével párhuzamos rögzített tükörről visszaverődő sugár pontosan ugyanazt a kúpot írja le, de szimmetrikusan az egyenlítői sík másik oldalán helyezkedik el. Tehát a napforduló napján ez a visszavert nyaláb azt a kúpot írja le, amelyet a beeső sugár a téli napfordulókor ír le, és fordítva. Minden nap két iránya lesz, amelyben a visszavert sugár vízszintes; a naplemente és a napkelte pontjaira irányulnak azon a napon, amely olyan távol van a téli napfordulótól, mint amennyire a megfigyelés napja a nyáritól van. És itt a visszavert sugárnak állandó iránya lesz, ha a tükör egyenletesen, 24 órás fél fordulattal forog; ez a sugárútnak az Egyenlítő síkjához viszonyított teljes szimmetriája alapján igazolható. Nyilvánvalóan a Litrov-féle heliosztát is meglehetősen kényelmetlen, mert nem lehet önkényesen megválasztani a vízszintes sugár irányát; másrészt a mechanizmusát nem nehéz jól teljesíteni és nagyon finom mozgást tud adni.

A sok heliosztát közül, amelyek lehetővé teszik a napfény bármely vízszintes vagy ferde irányban visszaverődő sugárzását, csak a Silberman és Foucault készülékek bizonyultak praktikusnak . Ha a visszavert sugár iránya adott, akkor elég a tükör síkjára merőlegest úgy irányítani, hogy az ezen irány és a beeső nyaláb közötti szöget folyamatosan kettévágja, és a heliosztát problémája megoldódik. De mivel a rombusz átlója felosztja azokat a szögeket, amelyeken keresztül meghúzzák, az oldalak tetszőleges dőlésszögével, ez használható a heliosztáthoz, ahogy Zilberman tette. Eszközének tt tükre (lásd a 3. ábrát) integrálja az αμef illesztett négyszög síkjára merőleges μf átlóval , amelynek αμ oldala párhuzamos a beeső sugárral soc , a μe oldala  pedig párhuzamos a visszavert oR . .

A H dobozban elhelyezett óramechanizmus a teljes cs ívet az F tengely körül, a labda tengelyével párhuzamosan forgatja, a tükröt tartó keretek pedig a Co és vagy tengelyek körül forognak ; ezért a tükör normál bekapcsolása önmagában mindig mindkét sugár síkjában marad, és a mozgás szabadon folytatódik egész nap, napkeltétől napnyugtáig. Egy ív segítségével beállítjuk a tengely dőlését a megfigyelési hely szélességi fokának megfelelően , majd a D csavarral cs csavarozzuk úgy, hogy a mutató a megfigyelés hónapját és napját jelző osztáson legyen, és a Ennek az ívnek a másik felületén a nóniusz a nap megfelelő deklinációs szögét mutatja. Ezután hátra van a robbanótárcsa nyilat a valódi megfigyelési időpontra állítani, elindítani a mechanizmust és az egész eszközt elforgatni az alapja függőleges tengelye körül, amíg az s látónyíláson áthaladó sugár a lemez közepére nem esik . . A visszavert sugarat az A és E csavarok segítségével az rr' ív mozgatásával és a világtengely körüli elforgatásával irányíthatja a kívánt helyre . A Zilberman heliosztát részben az óramű főtengelyén lógó alkatrészeinek elégtelen szilárdsága és a vezetőnégyszög kis méretei nem teszik lehetővé a nagy tükör elhelyezését, zavarják a teljes helyes mozgást. A Foucault heliosztátban (lásd 4. ábra) a tükör egy speciális, erős állványon nyugszik, ezért bármilyen méretben elvihető.

A B doboz óramechanizmusa a világ tengelyével párhuzamos tengely körül forog, az AOC rúd, amely az f ív segítségével párhuzamosan irányítható a nap sugaraival , a számlap és az irányzék, elrendezve. mint a Silbermann heliosztátnál: maga a tükör „farok” EC -vel van felszerelve, amely normálisan a síkjára van irányítva. Ez a farok olyan kör, amely a vízszintes tengely körül forog a villához képest, amely viszont szabadon forog a H függőleges tengely körül . Így a tükör minden irányban el tud forogni az E pont körül ; sőt a körhöz és a farokhoz képest a saját síkjában forog. Az f ív O középpontjának ugyanazon a függőleges vonalon kell elhelyezkednie, mint a KL kör középpontja, és az OE hosszának pontosan meg kell egyeznie az OS távolsággal . Ebben az esetben az ECE háromszög egyenlő szárú marad az óramű egész mozgása során, és a tükör alapjának minden lehetséges helyzetében a KL körön ; ezért a SEN beesési szög egyenlő marad a NER visszaverődési szögével, és a visszavert sugárnyaláb ER nem változtatja meg kiindulási helyzetét. A SOA rúd A végét körülölelő és a tükörhöz rögzített hasított lemez célja, hogy ennek legnagyobb hosszát a sugarak visszaverődési síkjával párhuzamosan irányítsa, hogy a visszavert fénysugár megfelelő szélességét fenntartsa. Szentpétervár szélességi fokán mindkét fent leírt heliosztát csak nyáron működik kielégítően; de télen a nap olyan keveset emelkedik a horizont fölé, hogy mechanizmusaikat vagy egyáltalán nem lehet megfelelő helyzetbe hozni, vagy rosszul kezdenek működni, mert az ízületi rendszerekben az ízületekben és a csúszási pontokban lévő elkerülhetetlen rés befolyásolja a legnagyobb hatást. a tagok helyzetére, amikor ez utóbbiak irányai kis szögben metszik egymást. A lámpatest sugarát állandó irányban tartó mechanizmus ennek a lámpatestnek a megfigyelésére is használható a csillagászok által használt önjáró teleszkóp-berendezések helyett. Egy ilyen, siderostat névre keresztelt eszközt Fizeau és Foucault , Lossed és Mongoven különböző időpontokban implementált, de meglehetősen sikertelenül. Foucault munkájának köszönhetően olyan módszereket találtak, amelyek segítségével tökéletesen szabályos üvegtükröket lehet előállítani, amelyek külső felületén ezüstösek, és nem torzítják a visszavert képet a tükör nyugalmi állapotában; de az óramű mozgása által keltett remegés elrontja az egészet. A sima, egyenletes mozgást biztosító, Foucault-szabályzós szerkezettel ellátott, egyenletesen periodikus mozgást adó, heliosztátban használt, közönséges óraszerkezet cseréje sem segített sokat. A legjobb siderosztát a Tollon-féle Gauthier által készített kézi heliosztát volt, ahol egy nagy, szabályos tükröt függőleges és vízszintes tengely körül végtelenített csavarok és zsinórok segítségével maga a megfigyelő állított mozgásba.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Siderostat // Great Soviet Encyclopedia (harmadik kiadás)

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban