ذات الحلق
نموذج الكرة السماوية المكوَّن من حلقات — من بطلميوس و«هون-إي» الصينية إلى مرصدي أولوغ بيك وتيخو براهي، وإلى كرات ذات الحلق المتحفية في أوروبا الحديثة المبكرة.
كرة ذات الحلق آلة فلكية مبنية من حلقات تحاكي الدوائر العظمى للكرة السماوية حول أرض صغيرة في مركزها. استخدمها الأقدمون مثل بطلميوس ووصفها كتاب «المجسطي»، وتطورت في الصين باسم «هون-إي»، حيث بنى تشانغ هنغ كرة ذات حلق استوائية وحمل برج ساعة سو سونغ واحدة تدور مع الساعات، وفي العالم الإسلامي، حيث عمل مرصد أولوغ بيك في سمرقند بكرة ذات حلق كبيرة بين آلاته. استخدمها التعليم في العصور الوسطى لبيان الكون البطلمي، وتخلى تيخو براهي عن أكبر الكرات الكلاسيكية لصالح كرات استوائية بعد أن وجد أن الانثناء أفسد دقتها، كما أُنتجت الكرات التعليمية تجاريًا وجُمعت في متاحف أكسفورد وكامبريدج وغرينيتش وواشنطن ولندن.
نظرة عامة
ذات الحلق آلة فلكية مبكرة صُنعت لتمثيل الدوائر العظمى في السماء 1Armillary sphere · Encyclopaedia Britannica ↗. ويأتي اسمها من الكلمة اللاتينية armillae بمعنى الحلقات، إشارةً إلى الدوائر العظمى التي تُعيَّن بها الإحداثيات الفلكية على الكرة السماوية 2Ptolemaic armillary sphere (Wh.0336) · Whipple Museum of the History of Science, University of Cambridge ↗. وهي في جوهرها كرة سماوية هيكلية، دوائرها مقسومة إلى درجات لأجل القياس الزاوي 1. وهي تختلف عن الكرة السماوية الملساء التي غرضها الأساسي رسم صور الأبراج 3Tycho Brahe (1546-1601) · High Altitude Observatory, NSF National Center for Atmospheric Research (UCAR) ↗.
1. البنية والدوائر الرئيسية
كرة ذات الحلق نموذج للأجرام في السماء يتألف من هيكل كروي من حلقات متمركز على الأرض 3. وفي أكثر الآلات إتقانًا يشمل البنيان حلقة استوائية وحلقتين أصغر تمثلان المدارَين: مدار السرطان شمالًا ومدار الجدي جنوبًا 4Armillary sphere (object 45453) · History of Science Museum, University of Oxford ↗. وتلامس دائرة الكسوف، أو دائرة البروج، هاتين الدائرتين وتقطع خط الاستواء السماوي عند نقطتي الاعتدالين، ممثلةً المسار السنوي للشمس 4.
وفي المركز كرة نحاسية صغيرة تمثّل الأرض 5Armillary sphere (AST0626) · Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum ↗، وهي مثبَّتة ساكنة بينما تدور الحلقات حولها دورة كاملة في نحو 24 ساعة 4. وداخل الكرة الأساسية حلقتان نحاسيتان متحركتان على محورين قصيرين عند قطبي الكسوف، تمثلان فلكَي الشمس والقمر 5. أما كرتها الأرضية الصغيرة فمركّبة على محور الكسوف بحيث يتجه قطباها نحو القطبين الاستوائيين لكرة ذات الحلق، وتُظهر القارات المسماة أمريكا منفصلة عن آسيا 6Armillary sphere (AST0618) · Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum ↗.
ويعرض نموذج ويبل عشر خصائص سماوية، منها المحرّك الأول، ودائرة الاعتدالين الكبرى، والأفق المستقيم، والأفق المائل 2. وكانت الآلات الرصدية الكبيرة تحمل مسدِّدات موضوعة بعضها مقابل بعض على أزواج من الحلقات لتحديد الإحداثيات السماوية 4. واستُخدمت في العصور الوسطى لتعليم الكهنة كيفية حساب ساعات الصلاة عند الشروق والغروب 7Ptolemaic armillary sphere (1880-47) · Science Museum Group Collection ↗.
2. الوظيفة والاستخدام
كانت ذات الحلق تحاكي حركات السماء، وتُجري حسابات من قبيل وقتَي شروق الشمس وغروبها وارتفاع الشمس أو النجوم 4. وقد عُرفت هذه الأدوات الرصدية في العالم الإسلامي، ثم دخلت أوروبا عبر تلك الثقافة 2. وقد كتب فلكيون قدماء مثل كلاوديوس بطلميوس، وعلماء من العصور الوسطى عاملون في العالم الإسلامي، عن كرات ذات حلق رصدية أكبر من الكرات التعليمية 8Armillary Spheres and Teaching Astronomy · Whipple Museum of the History of Science, University of Cambridge ↗.
وكانت كرات ذات الحلق الأصغر، مثل القطعة المحفوظة في أكسفورد، تُستخدم عمومًا للعرض، بينما صُنعت الكرات الأكبر بكثير للرصد والقياس 4. وعُرفت الكرات التعليمية في أوروبا الغربية منذ أواخر العصور الوسطى، وصُنعت تجاريًا في القرون الـ16 والـ17 والـ18 الميلادية 8.
وتُعدّ أرصاد تيخو براهي لمواضع النجوم والكواكب بارزة في دقتها وكمّها معًا، إذ فاقت بكثير أرصاد أي سلف أو معاصر 3. ويُظهر فهرس «زيج سلطاني» النجمي كما نُشر في 1437 ما بلغته الأرصاد الفلكية في ذلك العصر من اتساع، إذ يعطي مواضع 992 نجمًا 9Ulugh Beg · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗.
3. التطور التاريخي
ترقى كرات ذات الحلق إلى الأقدمين، وقد استخدمها بلا شك الفلكي والرياضياتي كلاوديوس بطلميوس الإسكندري في القرن الثاني، وأجرى أرصاده الفلكية من الإسكندرية في مصر خلال السنوات 127 إلى 141، وأولها مؤرخ بدقة في 26 مارس من سنة 127 في عهد هادريان. 4 10Ptolemy · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗ وقد كانت هذه الكرات في أصلها أدوات رصد، ثم غدت في العصور الوسطى أدوات لتعليم الفلك البطلمي المتمركز حول الأرض. ويُعتقد أن أقدم كرة ذات حلق كاملة معروفة، بتسع حلقات، كانت «الميتروسكوبيون» عند الإغريق الإسكندريين، وتعود إلى نحو 140 م في العصر الروماني 1.
وفي آلة بطلميوس، المسماة الأسطرلابون، أنابيب موضوعة قطريًا على الدوائر المدرَّجة، واستخدم العرب أدوات مشابهة ذات مساطر نظر قطرية أو عضادات، والأرجح أن الأدوات التي صنعها المور في إسبانيا في القرن الـ12 كانت النماذج الأولية لكل كرات ذات الحلق الأوروبية اللاحقة. 1 وفي سياق هذه الثقافة الفلكية أجرى البتاني أرصاده الفلكية البالغة الدقة في أنطاكية والرقة في سوريا. 11Al-Battani · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗
كرات ذات الحلق نماذج للكون استُخدمت منذ العصور القديمة، لكن قليلًا جدًا منها بقي محفوظًا من عصور أقدم من القرن الـ16 الميلادي. 8 ومن أقدم ما بقي منها قطعة اشتُريت بثمن زهيد في 1928 من متجر تحف في لندن، وظل متحف ويبل طوال معظم النصف الثاني من القرن الـ20 يؤرخها بنحو 1450، وهو يعدها اليوم أقدم آلة باقية من نوعها في العالم. 2
4. أمثلة باقية في المجموعات
يضم سجل غرينيتش قطعة تحمل الرمز AST0617، وهي من صنع كاسبار فوبل في سنة 1547، وقد جُمعت من النحاس الأصفر والبرونز بقياسات كلية بلغت 400 × 230 × 228 مم12Armillary sphere (AST0617) · Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum ↗. وإلى جانبها قطعة أخرى في السجل نفسه تحمل الرمز AST0618، صنعها غوالتروس أرسينيوس في سنة 1568 من النحاس الأصفر، بقياسات كلية قدرها 360 مم × 260 مم وكتلة بلغت 4.2 كغ6.
وفي أكسفورد تُحفظ قطعة إيطالية الصنع، صُنعت في روما في سنة 1588 وتحمل توقيع كارلو بلاتو4. أما مجموعة متحف العلوم فتسجّل القطعة 1880-47 بقياس كلي قدره 450 مم ووزن بلغ 2.9 كغ7. وتُعدّ هذه النماذج شواهد مادية على استمرار صناعة ذات الحلق في أوروبا خلال القرنين السادس عشر والسابع عشر.
5. كرات تيخو براهي الرصدية
بنى تيخو براهي كرةً ذات حلق بنصف قطر بلغ 1.6 متر في سنة 1581، وجعلها في مرصده المقام على جزيرة هفن.3 ولم يلبث أن تخلّى عن استخدام النسخ الكبيرة من كرة ذات الحلق الكلاسيكية، إذ وجد أن دقتها تختلّ بالانثناء والتقوّس تحت ثقل مكوناتها.3 ثم عاد إلى الآلة في صورة مخففة إلى أبسط ضروراتها، فبُنيت كرته الاستوائية العظيمة في سنة 1585 بقطر بلغ 3 أمتار.3 وقُدّرت دقة هذه الكرة الاستوائية العظيمة بنحو 38.6 ثانية قوسية.3
6. في العالم الإسلامي والصين
في عهد تشيان لونغ أمر الإمبراطور ببناء الآلة الأخيرة، «أرميلا الجديدة» أو الكرة ذات الحلق جيهنغ.13History of the Observatory · Beijing Planetarium / Beijing Ancient Observatory ↗
يعود مرصد بكين القديم إلى سنة 1442، وهو من أقدم المراصد في العالم، استخدمه الفلكيون خلال حكم سلالتَي مينغ وتشينغ قبل اختراع المقراب.14Beijing's Ancient Observatory · NASA Goddard Space Flight Center (Blueshift) ↗
في 1417 بدأ أولوغ بيك بناء مدرسة دينية في سمرقند للنهوض بدراسة الفلك، وأُنجز البناء في 1420، ثم عيّن أفضل العلماء الذين استطاع إيجادهم محاضرين فيها.9 ومن بين الآلات التي صُنعت خصيصًا للمرصد ربع دائري بالغ الضخامة اضطرّ الصنّاع لإزالة جزء من الأرض ليتسع له، وسدس رخامي، وآلة مثلثية، وكرة ذات حلق. 9
يبدو أن تشانغ هنغ كان أول شخص في الصين يصنع كرة ذات حلق استوائية، تألفت من منظومة حلقات تقابل الدوائر العظمى في الكرة السماوية، مع أنبوب مركزي يُستخدم لتسديد النظر إلى النجوم والكواكب 15Zhang Heng · MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews ↗. وفي كتاب هون-إي تشو وصف الكون على صورة بيضة دجاجة: السماء مستديرة كقذيفة قوس، والأرض مثل صفار البيضة، مستقرة وحدها في المركز 15. وأحصى فهرسه 2,500 نجم، من دون النجوم التي يرصدها الملاحون، إضافة إلى 11,520 نجمًا صغيرًا جدًا 15.
عاش الموظف الرفيع سو سونغ من 1020 إلى 1101، واشتهر بتصميم وبناء برج ساعة ميكانيكي ارتفاعه نحو 40 قدمًا، بإضافة آلية تُدار بسلسلة إلى الساعة المائية القائمة 16China in 1000 CE: Technological Advances during the Song · Asia for Educators, Columbia University ↗. وفي قمة البرج كرة ذات حلق تدور ميكانيكيًا كانت تُظهر الموضع المتغير للكواكب والنجوم 16.
7. الخط الزمني
-
القرن الثاني قبل الميلادهيبارخوس وكرة من أربع حلقاتيُروى أن هيبارخوس استخدم كرة من أربع حلقات، وهي من أبسط الأدوات الحلقية التي سبقت كرة ذات الحلق الكاملة. 1
-
1543كوبرنيكوس وكتاب «De revolutionibus»لم يُستغْنَ عن «المجسطي» إلا بعد قرن من تقديم كوبرنيكوس نظريته الشمسية المركز في كتاب «De revolutionibus» الصادر في 1543، الذي غيّر مسار العلم. 10
-
1669–1674تصميم آلات فيربست الستصمّم المبشّر اليسوعي فرديناند فيربست ست آلات فلكية جديدة شبيهة بآلات تيخو براهي، منها الكرة الاستوائية ذات الحلق وكرة الكسوف ذات الحلق. 13
-
1673إعادة بناء آلات بكينأوكل الإمبراطور إلى اليسوعي فرديناند فيربست إدارة مرصد بكين، فأعاد بناء بعض الآلات التي تعود إلى عقد 1400 ميلادي. 14
-
1728حريق يدمّر كرة تيخو العظيمةدُمّرت كل آلات تيخو عدا كرته العظيمة في أعقاب الحرب الأهلية البوهيمية، وأتى حريق في كوبنهاغن على الكرة العظيمة في 1728، ولم يبقَ سوى كتابات تيخو المنشورة سجلًا للآلات. 3
8. الخط الزمني: من هيبارخوس إلى الكرات المتحفية
- القرن 2 ق.مهيبارخوس وكرة من أربع حلقاتيُروى أن هيبارخوس استخدم كرة من أربع حلقات، وهي من أبسط الأدوات الحلقية التي سبقت كرة ذات الحلق الكاملة.
- 127 مبدء بطلميوس الرصد في الإسكندريةأول رصد لبطلميوس يمكن تأريخه بدقة جرى في الإسكندرية في 26 مارس من سنة 127، في مستهل سلسلة طويلة من الأرصاد الفلكية.
- نحو 140 مأقدم كرة ذات حلق كاملةيُعتقد أن أقدم كرة ذات حلق كاملة معروفة، بتسع حلقات، كانت «الميتروسكوبيون» عند الإغريق الإسكندريين، وتعود إلى نحو 140 في القرن الثاني الميلادي.
- 1092تصميم سو سونغ لكرة ذات حلق مُميكنةقدّم كتاب سو سونغ «تصميم جديد لكرة ذات حلق وكرة سماوية مُميكنتين» الصادر في 1092 وصفًا لبرج الساعة المدفوع بالماء الذي حمل مستواه الأعلى كرة ذات حلق دوارة.
- 1417مدرسة أولوغ بيك في سمرقندبدأ أولوغ بيك في 1417 بناء مدرسة دينية في سمرقند للنهوض بدراسة الفلك، واكتمل البناء في 1420 مع تعيين أفضل العلماء محاضرين فيها.
- 1428تشييد مرصد سمرقندبنى أولوغ بيك مرصدًا في سمرقند بدأ تشييده في 1428؛ وكان المبنى مستدير الشكل وذا ثلاثة مستويات.
- 1437فهرس النجوم «زيج سلطاني»نُشر فهرس النجوم الذي أنتجه أولوغ بيك ومعاونوه في سمرقند، «زيج سلطاني»، في 1437 ويعطي مواضع 992 نجمًا.
- 1442مرصد بكين القديميعود المرصد القديم في بكين إلى سنة 1442، وهو من أقدم المراصد في العالم، استخدمه الفلكيون خلال حكم سلالتَي مينغ وتشينغ.
- 1543كوبرنيكوس وكتاب «De revolutionibus»لم يُستغْنَ عن «المجسطي» إلا بعد قرن من تقديم كوبرنيكوس نظريته الشمسية المركز في كتاب «De revolutionibus» الصادر في 1543، الذي غيّر مسار العلم.
- 1547آلة فوبل لغرينيتشصنع كاسبار فوبل كرة ذات حلق في 1547 تُظهر كرتها الأرضية المذهّبة توزيعًا عشوائيًا خياليًا لليابس والبحار.
- 1581كرة تيخو براهي ذات الحلقبنى تيخو براهي كرة ذات حلق بنصف قطر 1.6 متر في 1581، وسرعان ما وجد أن الكرات الكلاسيكية الكبيرة تفقد دقتها بالانثناء والتقوّس.
- 1585كرة تيخو الاستوائية العظيمةكانت كرة تيخو الاستوائية العظيمة، المبنية في 1585 بقطر 3 أمتار، كرة ذات حلق مخففة إلى أبسط ضروراتها، ودقتها المقدَّرة 38.6 ثانية قوسية.
- 1588كرة كارلو بلاتو في روماكرة ذات حلق صُنعت في روما في 1588 ووقّعها كارلو بلاتو، وهي اليوم في أكسفورد، وتحمل القمر على حلقة منفصلة وعددًا من النجوم كمؤشرات فردية.
- 1728حريق يدمّر كرة تيخو العظيمةدُمّرت كل آلات تيخو عدا كرته العظيمة في أعقاب الحرب الأهلية البوهيمية، وأتى حريق في كوبنهاغن على الكرة العظيمة في 1728، ولم يبقَ سوى كتابات تيخو المنشورة سجلًا للآلات.
- 1928ويبل يشتري أقدم كرة ذات حلق باقيةاشترى روبرت ويبل كرة المتحف ذات الحلق بثمن زهيد من متجر تحف في لندن في 1928، ويُعتقد الآن أنها أقدم آلة باقية من نوعها.
المراجع (17)
- 1Armillary sphere — Encyclopaedia Britannica موقع↩عرض المصدر
- 2Ptolemaic armillary sphere (Wh.0336) — Whipple Museum of the History of Science, University of Cambridge كتاب↩عرض المصدر
- 3Tycho Brahe (1546-1601) — High Altitude Observatory, NSF National Center for Atmospheric Research (UCAR) 1546 موقع↩عرض المصدر
- 4Armillary sphere (object 45453) — History of Science Museum, University of Oxford كتاب↩عرض المصدر
- 5Armillary sphere (AST0626) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقع↩عرض المصدر
- 6Armillary sphere (AST0618) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقع↩عرض المصدر
- 7Ptolemaic armillary sphere (1880-47) — Science Museum Group Collection 1880 موقع↩عرض المصدر
- 8Armillary Spheres and Teaching Astronomy — Whipple Museum of the History of Science, University of Cambridge كتاب↩عرض المصدر
- 9Ulugh Beg — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews موقع↩عرض المصدر
- 10Ptolemy — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews موقع↩عرض المصدر
- 11Al-Battani — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews موقع↩عرض المصدر
- 12Armillary sphere (AST0617) — Royal Museums Greenwich, National Maritime Museum موقع↩عرض المصدر
- 13History of the Observatory — Beijing Planetarium / Beijing Ancient Observatory موقع↩عرض المصدر
- 14Beijing's Ancient Observatory — NASA Goddard Space Flight Center (Blueshift) 2010 موقع↩عرض المصدر
- 15Zhang Heng — MacTutor History of Mathematics Archive, University of St Andrews موقع↩عرض المصدر
- 16China in 1000 CE: Technological Advances during the Song — Asia for Educators, Columbia University موقع↩عرض المصدر
- 17Armillary Sphere (PH.327302) — National Museum of American History, Smithsonian Institution موقععرض المصدر