Абу аль-Хасан Ала' ад-Дин бин Али бин Ибрахим бин Мухаммад бин аль-Матам аль-Ансари [1], известный как Ибн аль-Шатир или Ибн аш-Шатир ( араб . ابن الشاطر ; 1304–1375) был арабским астрономом , математиком и инженером . Он работал муваккитом (موقت, хранителем времени) в мечети Омейядов в Дамаске и построил солнечные часы для ее минарета в 1371/72 году.
Ибн аль-Шатир родился в Дамаске, Сирия, около 1304 года. Его отец умер, когда ему было шесть лет. Его забрал к себе дед, в результате чего Ибн аль-Шатир научился ремеслу инкрустации слоновой кости. [2] Ибн аль-Шатир отправился в Каир и Александрию, чтобы изучать астрономию, где он влюбился, и это вдохновило его. [2] После завершения обучения у Абу Али аль-Марракуши Ибн аль-Шатир вернулся в свой дом в Дамаске, где он был назначен муваккитом (хранителем времени) мечети Омейядов. [2] Частью его обязанностей как мукаккита было отслеживание времени пяти ежедневных молитв и начала и окончания месяца Рамадан. [3] Для этого он создал множество астрономических инструментов. Он сделал несколько астрономических наблюдений и расчетов как для целей мечети, так и для подпитки своих последующих исследований. Эти наблюдения и вычисления были организованы в ряд астрономических таблиц. [4] Его первый набор таблиц, который со временем был утерян, предположительно объединял его наблюдения с наблюдениями Птолемея и содержал записи о Солнце, Луне и Земле. [3]
Самым важным астрономическим трактатом Ибн аш-Шатира был kitab nihayat al-sul fi tashih al-usul (نهاية السول في تصحيح الاصول «Последний поиск, касающийся уточнения принципов»). В нем он усовершенствовал птолемеевские модели Солнца , Луны и планет . Его модель включала лемму Урди и устранила необходимость в экванте (точке на противоположной стороне центра большего круга от Земли), введя дополнительный эпицикл ( пару Туси ), отступив от птолемеевской системы способом, который был математически идентичен (но концептуально очень отличался) тому, что сделал Николай Коперник в 16 веке. Эта новая планетарная модель была опубликована в его работе аль-Зидж аль-джадид (الزيج الجديد Новый планетарный справочник.) [3] До того, как был составлен китаб нихаят ас-сул фи таших аль-усул , был трактат, написанный Ибн аш-Шатиром, в котором описывались наблюдения и процедуры, которые привели его к созданию его новых планетарных моделей. [3]
Опираясь на наблюдение, что расстояние до Луны не менялось столь резко, как того требовала лунная модель Птолемея, Ибн аль-Шатир создал новую лунную модель, которая заменила кривошипный механизм Птолемея моделью двойного эпицикла, которая вычисляла более точный диапазон расстояний Луны от Земли. [5]
Солнечная модель Ибн аль-Шатира иллюстрирует его приверженность точным данным наблюдений, и ее создание служит общим улучшением по отношению к модели Птолемея. При наблюдении за солнечной моделью Птолемея становится ясно, что большинство наблюдений не учитываются и не могут вместить наблюдаемые изменения видимого размера солнечного диаметра. [6] Поскольку система Птолемея содержит некоторые ошибочные числовые значения для своих наблюдений, фактическое геоцентрическое расстояние Солнца было сильно недооценено в ее солнечной модели. И с проблемами, которые возникли из моделей Птолемея, возникла необходимость в создании решений, которые бы их разрешили. Модель Ибн аль-Шатира была направлена именно на это, создавая новый эксцентриситет для солнечной модели. И с помощью своих многочисленных наблюдений Ибн аль-Шатир смог вывести новое максимальное уравнение солнечной активности (2;2,6°), которое, как он обнаружил, происходило при средней долготе λ 97° или 263° от апогея . [ 7] Поскольку метод был расшифрован геометрическими способами, было легко определить, что 7;7 и 2;7 были радиусами эпициклов. [8] Кроме того, его окончательные результаты для видимого размера солнечного диаметра были заключены в апогее (0;29,5), в перигее (0;36,55) и на среднем расстоянии (0;32,32). [7] Это было частично сделано путем сведения круговых геометрических моделей Птолемея к числовым таблицам для выполнения независимых вычислений для нахождения долготы планет. [1] Долгота планет была определена как функция средней долготы и аномалии. Вместо того, чтобы вычислять все возможные значения, что было бы сложно и трудоемко, для каждой планеты были рассчитаны четыре функции одного значения и объединены для достаточно точного вычисления истинной долготы каждой планеты. [9]
Чтобы вычислить истинную долготу Луны, Ибн аль-Шатир назначил две переменные, η, которая представляла среднее удлинение Луны от Солнца, и γ, которая представляла ее среднюю аномалию. Каждой паре этих значений соответствовало e, или уравнение, которое добавлялось к средней долготе для вычисления истинной долготы. Ибн аль-Шатир использовал ту же математическую схему при нахождении истинных долгот планет, за исключением планет, переменные стали α, средней долготой, измеренной от апогея (или среднего центра), и γ, которая была средней аномалией, как для Луны. Корректирующая функция c3' была табулирована и добавлена к средней аномалии γ для определения истинной аномалии γ'. [9] Как показано в модели Шатира, позже было обнаружено, что лунная модель Шатира имела очень похожую концепцию с моделью Коперника. [2] Ибн аш-Шатир никогда не обосновывал необходимость принятия своих двух эпициклов, поэтому было трудно определить разницу между его моделью и моделью Птолемея.
Хотя система Ибн аль-Шатира была строго геоцентрической (он устранил эксцентрики Птолемея), математические детали его системы были идентичны деталям в « О вращении небесных тел» Коперника . [10] Более того, точная замена экванта двумя эпициклами , использованная Коперником в «Комментарии», соответствовала работе Ибн аль-Шатира столетием ранее. [11] Лунные и меркуриальные модели Ибн аль-Шатира также идентичны моделям Коперника. [12] Коперник также перевел геометрические модели Птолемея в продольные таблицы таким же образом, как это сделал Ибн аль-Шатир при построении своей солнечной модели. [1] Это привело некоторых ученых к утверждению, что Коперник, должно быть, имел доступ к некоторым еще не идентифицированным работам об идеях Ибн аль-Шатира. [13] Неизвестно, читал ли Коперник Ибн аль-Шатира, и этот аргумент все еще обсуждается. Различия между ними можно увидеть в их работах. Коперник следовал гелиоцентрической модели (планеты вращаются вокруг Солнца), в то время как Ибн аль-Шатир следовал геоцентрической модели (как упоминалось ранее). Также Коперник следовал индуктивному рассуждению , в то время как Ибн аль-Шатир следовал традициям зиджа . [12] Византийская рукопись, содержащая схему солнечной модели со вторым эпициклом, была обнаружена в Италии во времена Коперника. Наличие этой восточной рукописи, содержащей идеи исламских ученых в Италии, дает потенциальное доказательство передачи астрономических теорий с Востока в Западную Европу. [14]
Идея использования часов одинаковой продолжительности в течение года была нововведением Ибн аль-Шатира в 1371 году, основанным на более ранних разработках в тригонометрии аль -Баттани . Прежде чем исламский ученый создал улучшенные солнечные часы, он должен был понять солнечные часы, созданные его предшественниками. У греков тоже были солнечные часы, но они были основаны на нодусах с прямыми часовыми линиями, что означало, что часы в сутках будут неравными (временные часы) в зависимости от сезона. Каждый день был разделен на двенадцать равных сегментов, что означало, что часы будут короче зимой и длиннее летом из-за активности солнца. [15] Ибн аль-Шатир знал, что «использование гномона , параллельного земной оси, даст солнечные часы, часовые линии которых будут указывать равные часы в любой день года». Его солнечные часы являются старейшими полярно-осевыми солнечными часами, которые все еще существуют. Эта концепция позже появилась в западных солнечных часах, по крайней мере, с 1446 года. [15] [16]
Ибн аль-Шатир также изобрел устройство для измерения времени под названием «Сандук аль-Явакит ли ма‘рифат аль-Мавакит» (صندوق اليواقيت لمعرفة المواقيت шкатулка для драгоценностей), которое включает в себя как универсальные солнечные часы , так и магнитный компас. Он изобрел его с целью определения времени молитв . [17] «Сандук аль-Явакит ли ма‘рифат аль-Мавакит» имел подвижное отверстие, которое позволяло пользователю находить часовой угол солнца. Если этот угол подходил к горизонту, то пользователь мог использовать его как полярные солнечные часы. [18] Это устройство хранится в музее Алеппо (крупнейший музей в городе Алеппо, Сирия). [18] Он также создал солнечные часы, которые были помещены на вершине Мадханат аль-Арус (Минарет невесты) в мечети Омейядов. [10] Солнечные часы были созданы на мраморной плите размером примерно 2 метра на 1 метр. Солнечные часы были выгравированы на мраморе для того, чтобы Ибн аль-Шатир мог считывать время дня в равноденственных (равных по времени) часах для молитв. [10] Эти солнечные часы позже были удалены в восемнадцатом веке, и на их место была поставлена копия. Оригинальные солнечные часы были помещены в археологический музей Дамаска. [18] Он также создал еще одни солнечные часы, но меньших размеров (12 см x 12 см x 3 см), чтобы узнать время молитвы в полдень и после полудня. Эти солнечные часы могли определять местный меридиан и направление на Мекку (расположенную в Саудовской Аравии). [18]
Другие известные инструменты, созданные им, включают перевернутую астролябию и астролябические часы. [19] Астролябия, которую он создал, называлась al-āla al-jāmiʿa (الآلة الجامعة универсальный инструмент). Эта астролябия была создана Ибн аш-Шатиром, когда он писал на обычной планисферической астролябии и когда он писал на двух наиболее распространенных квадрантах (астролябическом и тригонометрическом вариантах). [19] Эти два распространенных квадранта были модифицированными версиями синусоидального квадранта. Он также создал набор таблиц, которые имели значения сферических астрономических функций для времени молитвы. Таблицы отображали время утренней, дневной и вечерней молитв. Широта, которая использовалась для создания таблицы, была 34° (что соответствовало местоположению к северу от Дамаска). [4]