Термин « посох Иакова» используется для обозначения нескольких вещей, также известных как перекрестный посох , балластелла , передний посох , баллестилья или балестилья . В своей основной форме посох Иакова представляет собой палку или шест с маркировкой длины; большинство рейок намного сложнее и обычно содержат ряд функций измерения и стабилизации. Два наиболее частых варианта использования:
Простейшее использование посоха Джейкоба — это качественная оценка высоты и угла объекта относительно пользователя посоха.
В навигации этот инструмент также назывался поперечной рейкой и использовался для определения углов, например, угла между горизонтом и Полярной звездой или солнца для определения широты судна , или угла между верхом и низом объекта для определения широты. расстояние до указанного объекта, если известна его высота, или высота объекта, если известно расстояние до него, или горизонтальный угол между двумя видимыми точками для определения точки на карте.
Посох Джейкоба, используемый для астрономических наблюдений, также назывался астрономическим радиусом . С исчезновением поперечного посоха в современную эпоху название «посох Иакова» применяется в первую очередь к устройству, используемому для поддержки геодезических инструментов.
Происхождение названия инструмента не установлено. Некоторые ссылаются на библейского патриарха Иакова , [1] конкретно в Книге Бытия (Быт. 32:11). [1] Он также может получить свое название из-за сходства с Орионом , который на некоторых средневековых звездных картах упоминается под именем Иакова . [2] [3] Другим возможным источником является посох паломника, символ Святого Иакова (Якоб на латыни). Название креста произошло просто из-за его крестообразной формы.
Оригинальный посох Иакова был разработан в 14 веке как однополюсное устройство, которое использовалось для проведения астрономических измерений. Впервые он был описан франко-еврейским математиком Леви бен Герсоном [4] [5] из Прованса в его «Книге войн Господних» (переведенной как на латынь, так и на иврит). [6] Он использовал еврейское название посоха, которое переводится как «Открывающий глубины», в то время как термин «посох Иакова» использовался его христианскими современниками. [7] Его изобретение, вероятно, было связано с коллегой французско-еврейским астрономом Якобом бен Макиром , который также жил в Провансе в тот же период. [8] Атрибуция австрийскому астроному XV века Георгу Пурбаху [9] менее вероятна, поскольку Пурбах родился только в 1423 году. (Такие атрибуции могут относиться к другому инструменту с таким же названием.) Его происхождение можно [10] проследить до Халдеи около 400 г. до н.э.
Хотя стало общепризнанным, что Бен Герсон первым описал посох Джейкоба, британский китаевед Джозеф Нидхэм предполагает, что китайский ученый из династии Сун Шэнь Го (1031–1095) в своих « Очерках бассейна снов» 1088 года описал посох Джейкоба. [11] Шен был антикваром , интересующимся древними предметами; после того, как он раскопал древнее устройство, похожее на арбалет, в саду дома в Цзянсу , он понял, что у него есть прицел с градуированной шкалой, который можно использовать для измерения высоты далеких гор, сравнивая это с тем, как математики измеряют высоту, используя прямой угол. треугольники. [11] Он писал, что, когда с его помощью рассматривают всю ширину горы, расстояние на инструменте оказывается большим; при осмотре небольшой части склона горы расстояние было небольшим; это, писал он, произошло из-за крестовины, которую пришлось отодвинуть дальше от глаза, а градуировка начиналась с дальнего конца. Нидэм не упоминает о каком-либо практическом применении этого наблюдения. [11]
Во времена средневекового европейского Возрождения голландский математик и геодезист Адриан Метиус разработал свой собственный посох Якоба; Голландский математик Джемма Фризиус усовершенствовала этот прибор. В 15 веке немецкий математик Иоганнес Мюллер (по прозвищу Региомонтан ) сделал этот инструмент популярным в геодезических и астрономических измерениях. [12]
В первоначальном виде перекрестного посоха шест или основной посох имел градуировку по длине. Поперечина ( ВС на рисунке справа), также называемая транцем или поперечной , скользит вверх и вниз по основной рейке. На старых инструментах концы транца были разрезаны прямо поперек. Более новые инструменты имели на концах латунные фитинги с отверстиями для наблюдения. (В морской археологии эти детали зачастую являются единственными сохранившимися компонентами посоха.) [13]
Обычно было предусмотрено несколько фрамуг, каждая из которых имела разный диапазон измеряемых углов; три транца были обычным явлением. В более поздних инструментах отдельные фрамуги были заменены на одну с колышками для обозначения концов. Эти колышки устанавливались в одну из нескольких пар отверстий, симметрично расположенных по обе стороны транца. Это обеспечило те же возможности с меньшим количеством деталей. [10] Транец в версии Фризиуса имел скользящую лопасть на транце в качестве конечной точки. [10]
Пользователь прикладывает один конец основного посоха к щеке, чуть ниже глаза. Визируя горизонт на конце нижней части транца (или через отверстие в латунном фитинге) [ B ], затем регулируя поперечину на основном рычаге до тех пор, пока солнце не окажется на другом конце транца [ C ], высоту можно определить, прочитав положение траверсы на шкале главной рейки. Это значение было преобразовано в угловое измерение путем поиска значения в таблице.
Сообщалось, что первоначальная версия не использовалась в море до эпохи Великих географических открытий . О его использовании сообщил Жуан де Лиссабон в его «Трактате о морской игле » 1514 года. [14] Йоханнес Вернер предложил использовать перекрестный посох в море в 1514 году [10] , и были введены улучшенные инструменты для использования в навигации. Джон Ди представил его в Англии в 1550-х годах. [1] В улучшенных версиях стержень градуирован непосредственно в градусах. Этот вариант инструмента неправильно называют посохом Иакова , это перекрестный посох. [8]
Поперечным посохом было трудно пользоваться. Чтобы получить стабильные результаты, наблюдатель должен был расположить конец шеста точно напротив своей щеки. Ему приходилось наблюдать за горизонтом и звездой в двух разных направлениях, не перемещая при этом инструмент, когда он переводил взгляд с одного на другое. Кроме того, наблюдения за Солнцем требовали от штурмана смотреть прямо на Солнце. Это могло быть неудобным занятием и затрудняло определение точной высоты Солнца. Моряки стали устанавливать на концах транцов дымчатое стекло , чтобы уменьшить яркий солнечный свет. [10] [15]
.svg/1280px-Seal_of_New_York_City_(BW).svg.png)
В качестве навигационного инструмента этот инструмент в конечном итоге был заменен сначала задним посохом или квадрантом , ни один из которых не требовал от пользователя пристального взгляда прямо на солнце, а затем октантом и секстантом . Возможно, под влиянием заднего посоха, некоторые штурманы модифицировали поперечный посох, чтобы он больше походил на первый. Лопасти были добавлены к концам самой длинной поперечины и еще одной к концу основной рейки. Инструмент перевернули так, чтобы тень верхней лопасть на поперечине падала на лопасть на конце рейки. Штурман держал инструмент так, чтобы видеть горизонт, совпадающий с нижним флюгером и флюгером на конце рейки. Совместив горизонт с тенью солнца на флюгере на конце посоха, можно было определить высоту солнца. [16] Это фактически повысило точность инструмента, поскольку штурману больше не нужно было располагать конец посоха точно на своей щеке.
Другим вариантом крестовины был шпигельбуг , изобретенный в 1660 году голландцем Йостом ван Брином.
В конечном итоге во многих странах кросс-стафф не мог конкурировать с бэк-стаффом. С точки зрения обращения, задний посох оказался более простым в использовании. [17] Однако несколькими авторами было доказано, что по точности перекрестный посох превосходил задний посох. [18] Посохи больше не допускались на борт судов Голландской Ост-Индской компании с 1731 года, а октанты не разрешались до 1748 года. [18]
В геодезии термин « посох Джейкоба» относится к моноподу , единственному прямому стержню или посоху, сделанному из цветного материала, заостренному и покрытому металлом внизу для проникновения в землю. [19] Он также имеет винтовое основание, а иногда и шаровой шарнир на креплении, и используется для поддержки компаса , транзитного или другого инструмента. [20]
Термин « перекрестный персонал» также может иметь другое значение в истории геодезии. В то время как астрономическая поперечная рейка использовалась при съемке для измерения углов, также использовались два других устройства, называемые поперечной рейкой. [21]
В прошлом многие геодезические инструменты использовались в посохе Джейкоба. К ним относятся:
Некоторые устройства, такие как современные оптические мишени для лазерной съемки, до сих пор широко используются в штате Джейкоба.
В геологии рейка Джейкоба в основном используется для измерения стратиграфических мощностей в полевых условиях, особенно когда напластование не видно или нечетко (например, закрытое обнажение породы) и когда из-за конфигурации обнажения кажущаяся и реальная мощности пластов расходятся, поэтому затрудняет использование рулетки. При использовании этого инструмента следует ожидать определенного уровня ошибок из-за отсутствия точного эталонного среднего значения для измерения стратиграфической мощности. Высокоточные конструкции включают в себя лазер, способный скользить вертикально вдоль рейки и вращаться в плоскости, параллельной подстилке. [23]
