قصة اختراع الإسطرلاب

مقدمة في الاسطرلاب

يُعد الإسطرلاب نوع من الأدوات العلمية المبكرة المستخدمة لحساب الوقت ولأغراض المراقبة، مكّن أحد الأنواع المستخدمة على نطاق واسع من الإسطرلاب، وهو الإسطرلاب الكروي المسطح، علماء الفلك من حساب موقع الشمس والنجوم البارزة فيما يتعلق بكل من الأفق وخط الزوال، وقد زودتهم بصورة مستوية للكرة السماوية والدوائر الرئيسية، أي تلك التي تمثل مسير الشمس وخط الاستواء السماوي والمناطق الاستوائية للسرطان والجدي، بسبب هذه الميزات، يمكن اعتبار الإسطرلاب الكروي المسطح نوعًا من أجهزة الكمبيوتر التناظرية البدائية.
كان الإسطرلاب الأداة العلمية الأكثر استخدامًا في العصور الوسطى، ومع ذلك لا تزال أصولها غير مؤكدة، تعود أقدم الأدوات الباقية إلى الإسلام في العصور الوسطى، ومع ذلك تشهد النصوص اليونانية والسريانية على تطور نظري وعملي طويل يمتد إلى القرن الثاني قبل الميلاد، تمّ وصف المبدأ الرياضي الأساسي للإسقاط المجسم بواسطة (Hipparchus of Nicaea) قبل الميلاد، بعد أقل من قرنين من الزمان، وصف فيتروفيوس نوعًا من الساعات يعتمد على إسقاط مجسم مماثل، اقتراحه بأنّ (Eudoxus of Cnidos أو Apollonius of Perga) يشير بشكل شبه مؤكد إلى الساعات الشمسية.
كتب كلوديوس بطليموس (من 150 م)، أشهر علماء الفلك في العصور القديمة، معالجة نظرية شاملة للإسقاط المجسامي في بلانيسفيريوم، والتي تضمنت مناقشة قصيرة لآلة الأبراج، على الرغم من أنّه وصف أداة تشبه الإسطرلاب، بما في ذلك كل من الشبك والإسقاط المجسامي لنظام الإحداثيات، لا يبدو أنّ أداة بطليموس قد تضمنت الجهاز اللازم لإجراء ملاحظات مباشرة وبالتالي قياس ارتفاع الشمس أو النجوم، كان الإسطرلاب بمثابة آلة حاسبة في القرون القديمة، وتم استخدامه فيما بعد في والحسابات وفي علم الفلك والملاحة، وتحديد اتجاه القبلة والصلاة، ولكن أشهر استخداماته كان في علم التنجيم.

قصة اختراع الاسطرلاب

بدأ المؤلفون في وقت مبكر من القرن الرابع في تأليف كتيبات عن الإسطرلاب، عمل ثيون للإسكندرية (375 م) “على الإسطرلاب الصغير”، وهو أقدم نص لمعالجة بناء واستخدام الإسطرلاب، أصبح نموذجًا من حيث الشكل والمحتوى للأدبيات اللاحقة حول الإسطرلاب، كتب سينيسيوس القيرواني عملاً قصيرًا عن الإسطرلاب وذكر كرة فضية أرسلها إلى بايونيوس في القسطنطينية، وبحسب ما ورد كتب الباحث البيزنطي أمونيوس، أطروحة حول بناء واستخدام الإسطرلاب، والأهم من ذلك دمج أمونيوس الإسطرلاب في تعاليمه، وبذلك عرف عددًا من الناس على الآلة، أقدم أطروحة باقية عن الإسطرلاب مأخوذة من أشهر تلميذه، عالم الرياضيات والفيلسوف جون فيلوبونوس في عام 530 كتب عملاً بعنوان “في استخدام وبناء الإسطرلاب والخطوط المنقوشة عليه”.

في القرن السادس عشر، قدم نص “Philoponus” وصفًا عمليًا للإسطرلاب ويستعرض استخداماته الأكثر شيوعًا، في منتصف القرن السابع، كتب سيفيروس سبخت، وصفًا للإسطرلاب باللغة السريانية، يتوافق عرض سيبوخت مع الأنماط التي وضعها ثيون واعتمدها المؤلفون اللاحقون، مثل أسلافه تجنب المناقشات النظرية، وركز بدلاً من ذلك على الوصف العملي والتطبيق، قام بتوسيع قائمة الاستخدامات القياسية بشكل كبير، انتشرت المعرفة وإنتاج الإسطرلاب من السياق البيزنطي والسوري المصري شرقاً عبر مدينة عرضان السورية وصولاً إلى بلاد فارس، كان حران مركزًا مهمًا لنشاط الترجمة قبل الإسلام.
مع ظهور الخلفاء العباسيين، ظهر اهتمام جديد بالعلوم والتكنولوجيا اليونانية وتطوير واستحداث الإسطرلاب، وكلاهما لعب دورًا رئيسيًا في الجهود المبذولة لتحسن عمل الإسطرلاب، الخليفة العباسي الثاني دعم ترجمة العلوم اليونانية إلى العربية وشجع مختلف العلوم، وخاصة علم الفلك وعلم التنجيم، اعتمد بشكل متزايد على المنجمين في البلاط، في هذا السياق كان الإسطرلاب أداة مفيدة، عزز حفيد المنير، المأمون هذه السياسة ووسعها، بالإضافة إلى استخداماته السياسية، كان للإسطرلاب تطبيقات دينية فورية، قدم الارتباط الوثيق بين علم الفلك والإسلام حافزًا واضحًا لتطوير الإسطرلاب، إنّ تحديد أوقات الصلوات الخمس اليومية بالإضافة إلى اتجاه مكة هي عمليات فلكية وجيوديسية معقدة.

كتب العلماء العرب في الإسطرلاب

على مدى القرون القليلة التالية أنتج العلماء العرب والفرس، العديد من الرسائل المنهجية حول الإسطرلاب، يرجع تاريخ أقدم الأطروحات العربية الباقية إلى أوائل القرن التاسع، كتب الخوارزمي نصين قصيرين، أحدهما عن البناء والآخر عن استخدام الإسطرلاب، نصوص أخرى مبكرة لعلي بن عيسى (توفي 830 م) وأحمد بن محمد بن كثير الفرغاني، إلى جانب أطروحته حول الإسطرلاب، قام علي بن عيسى بعمل ملاحظات فلكية مختلفة في بغداد ودمشق تحت رعاية المأمون.
في أوائل القرن الحادي عشر، كتب البيروني (973-1048م)، وهو عالم فارسي، كتابه الخاص بالتعليم في عناصر فن التنجيم، والذي تضمن وصفًا تفصيليًا لبناء الإسطرلاب وأجزائه واستخداماته، خلال هذه الفترة نفسها، تطورت صناعة الإسطرلاب إلى مهنة تحظى باحترام كبير، طور الحرفيون العرب مهاراتهم ومعارفهم الضمنية، وخلقوا ورش عمل عائلية استمرت لعدد من الأجيال، يرجع تاريخ أقدم الإسطرلاب الباقي إلى هذه الفترة من الازدهار الفكري الذي دعمه الخلفاء الإسلاميون الأوائل.

أنواع الإسطرلاب

كان هناك نوعان أساسيان من الإسطرلاب، النوع الأول، المعروف باسم الإسطرلاب الكروي المسطح، ساعد علماء الفلك في حساب مواقع الأجرام السماوية، حيثُ كانت جميع الإسطرلابات المبكرة من النوع المسطح الكروي حتى رأى الأشخاص الذين يمارسون الملاحة البحرية مدى فائدة هذه الأدوات، في بعض الأحيان في القرن الخامس عشر، بدأت الإسطرلابات البحرية في الظهور، وهي نسخة من أبناء عمومتها في الكرة الأرضية، وتستخدم في المقام الأول لتحديد ارتفاع الشمس أو النجم.
يمكن استخدام الاسطرلابات البحرية في تحديد خط العرض، يتألف الإسطرلاب البحري والكروي من جزأين أساسيين: دائرة متدرجة، وجهاز رؤية أو مؤشر يستخدم لقياس الزوايا، كان الإسطرلاب الكروي أكثر تعقيدًا بعض الشيء وكان أيضًا أكثر خصوصية لأنّ تشغيله يعتمد على خط عرض المستخدم، كان الإسطرلاب الكروي مستخدمًا حتى النصف الأخير من القرن السابع عشر، أدّى اختراع ساعة البندول إلى جعل الساعات أكثر موثوقية، وأصبحت الأجهزة العلمية الأكثر تخصصًا ودقة، مثل التلسكوب.

استخدامات الإسطرلاب

حساب الوقت

لمعرفة الوفت باستخدام الإسطرلاب عليك تتلع الخطوات التالية، إلتقط الإسطرلاب ووجه العارضة نحو الشمس، العداد هو الجزء الذي يتحرك على السطح الخارجي للأسطرلاب، استمر في ضبط العداد حتى يسطع شعاع من ضوء الشمس من خلال مشاهدها على راحة يدك، اجعل الجهاز يشير إلى الشمس ثم اقرأ الارتفاع حيث تمّ كتابته بالدرجات على جانب الجهاز، النقطة التي يجب قراءتها هي المكان الذي تتقاطع فيه القاعدة عبر الإسطرلاب، أمّا القاعدة هي الجزء المتحرك على السطح الداخلي للإسطرلاب.
قد يكون من الأسهل أن يقرأ شخص آخر القياس حتى تتمكن من الحفاظ على ثبات الجهاز، امسك الإسطرلاب أفقيًا بعد ذلك، أدر القرص بحيث يتخطى الدرجة التي وجدتها والتاريخ الحالي، لذلك على سبيل المثال، إذا كان اليوم الحالي هو 2 أبريل وكانت الدرجة التي تقرأها 30، فيجب أن يصطف الاتصال الهاتفي المسمّى “rete” على طول هذا الخط، سيخبرك الرقم الذي يشير إليه على طول الحافة الخارجية بالوقت الحالي، تنتقل الأرقام من 0 إلى 23 للوقت بدلاً من 1 إلى 12، لذلكعلى سبيل المثال “15” هي “3” مساءً.

حساب الموقع الذي تكون متواجد فيه

لاحتساب موقعك والتنقل اختر نجمًا تعرفه ويكون مرئيًا عند شروق الشمس لأول مرة في الصباح، استخدم الإسطرلاب لحساب عدد درجات الشمس فوق الأفق عندما تكون في أعلى نقطة في السماء، يمكنك بالاستعانة بكتاب قواعد الإسطرلاب، باستخدام الكتاب، ابدأ بالكوكب الذي كان موجودًا عند شروق الشمس، ستكون قائمة النجوم هذه أعلى الجدول، ثم قم بالإشارة إلى ذلك بعدد الدرجات التي كانت الشمس فوق الأفق عند أعلى نقطة لها، سيعطيك المقطع العرضي بين هاتين القطعتين من البيانات على الجدول خط العرض حيث تقف حاليًا.

تحديد الأحداث السماوية

لتحدبد الأحداث السماوية اختر حدثًا فلكيًا تريد دراسته مثل ميل الأرض، يتم قياس هذا بسهولة من خلال الشمس، استخدم الإسطرلاب لقياس ارتفاع الشمس بنفس الطريقة التي استخدمتها عند تحديد الوقت، تأكد من كتابة الوقت الذي تم فيه إجراء كل قياس، ثم اكتب القياس واحتفظ بسجل مستمر لكل قياس على أساس يومي، يساعدك هذا الأمر على إجراء القياس في نفس الوقت كل يوم إن أمكن، يمكن للقياسات في أوقات مختلفة من العام للشمس أن توضح لك كيف يؤثر ميل الأرض على موقعنا.

كيفية عمل الإسطرلاب

يتكون الإسطرلاب من لوحة رئيسية يتم تسمّيتها باللّوحة الأم، وهي الأساس لكيفية عمل الإسطرلاب، بحيث يكون شكلها دائريّ ويتم صنعه عادةً من النّحاس الأصفر، أمّا بالنسبة لقطره فهو عبارة عن 15 سم، بالإضافة إلى سُمكه الذي يكون حوالي 6.4 مم، إنّ حافة اللوحة تحمل مقياسين أحدهما داخلي يستخدم لقياس ساعات اليوم، والآخر يكون خارجي ويستخدم لقياس الدرجات من 0 إلى 360 درجة، أمّا الجهة الأعلى من الإسطرلاب تحتوي على حلقة، وعند استخدامها كان علماء الفلك يقومون بربط الحبل في تلك الحلقة، ويسمح للإسطرلاب بالاستقامة للأسفل، ويتكون الإسطرلاب كذلك على سلسلة كبيرة من الألواح التي تقابل كل منها ارتفاعاً معيناً.