Una esfera armilar (las variaciones se conocen como astrolabio esférico , armilla o armil ) es un modelo de objetos en el cielo (en la esfera celeste ), que consiste en un entramado esférico de anillos, centrados en la Tierra o el Sol , que representan líneas de longitud y latitud celestes y otras características astronómicamente importantes, como la eclíptica . Como tal, se diferencia de un globo celeste , que es una esfera lisa cuyo objetivo principal es mapear las constelaciones . Fue inventado por separado, en la antigua China posiblemente ya en el siglo IV a. C. y en la antigua Grecia durante el siglo III a. C., con usos posteriores en el mundo islámico y la Europa medieval .
Con la Tierra como centro, una esfera armilar se conoce como ptolemaica . Con el Sol como centro, se le conoce como copernicano . [1]
La bandera de Portugal presenta una esfera armilar. La esfera armilar también aparece en la heráldica portuguesa , asociada con los descubrimientos portugueses durante la Era de la Exploración . Manuel I de Portugal , por ejemplo, lo tomó como uno de sus símbolos donde aparecía en su estandarte y en las primeras cerámicas chinas de exportación realizadas para la corte portuguesa. En la bandera del Imperio de Brasil también aparece la esfera armilar.
La Terminal 3 del Aeropuerto Internacional Capital de Beijing presenta una gran escultura de metal con esfera armilar como exhibición de inventos chinos para visitantes nacionales e internacionales.
Las partes exteriores de esta máquina son unas compages [o armazón] de anillos de latón, que representan los círculos principales de los cielos.
En el polo norte de la eclíptica hay una tuerca b , a la que se fija un extremo del alambre cuadrantal, y al otro extremo un pequeño sol Y , que se lleva alrededor de la eclíptica B — B , girando la tuerca: y en El polo sur de la eclíptica es un pasador d , sobre el cual hay otro alambre cuadrantal, con una pequeña luna Ζ sobre él, que puede moverse con la mano; pero existe un dispositivo particular para hacer que la luna se mueva en una órbita que cruza la eclíptica en un ángulo de 5 1 ⁄ 3 grados, hacia puntos opuestos llamados nodos lunares ; y también para desplazar estos puntos hacia atrás en la eclíptica, a medida que los nodos de la luna se desplazan en el cielo.
Dentro de estos anillos circulares hay un pequeño globo terrestre I , fijado sobre un eje K , que se extiende desde los polos norte y sur del globo en n y s , hasta los de la esfera celeste en N y S. Sobre este eje está fijado el meridiano celeste plano LL , que puede colocarse directamente sobre el meridiano de cualquier lugar del globo, de manera que se mantenga sobre el mismo meridiano. Este meridiano plano está graduado de la misma manera que el meridiano de latón del globo terráqueo común y su uso es muy parecido. A este globo se le ha colocado el horizonte móvil M , de modo que gire sobre los dos fuertes cables que proceden de sus puntos este y oeste hasta el globo, y entran al globo en los puntos opuestos de su ecuador, que es un anillo de latón móvil colocado en el globo en un surco alrededor de su ecuador. El globo puede girarse a mano dentro de este anillo, de modo que se coloque cualquier meridiano sobre él, directamente debajo del meridiano celeste L. El horizonte se divide en 360 grados alrededor de su borde más exterior, dentro del cual están los puntos cardinales, para mostrar la amplitud del sol y de la luna, tanto en grados como en puntos. El meridiano celeste L pasa por dos muescas en los puntos norte y sur del horizonte, como en un globo común: en ambos casos, si se gira el globo, el horizonte y el meridiano giran con él. En el polo sur de la esfera hay un círculo de 25 horas, fijado a los anillos, y en el eje hay un índice que gira alrededor de ese círculo, si el globo se gira alrededor de su eje.
Toda la tela está soportada sobre un pedestal N , y puede elevarse o bajarse sobre la junta O , en cualquier número de grados de 0 a 90, por medio del arco P , que está fijado en el fuerte brazo de latón Q , y se desliza. en la pieza vertical R , en la que hay un tornillo en r , para fijarlo a cualquier elevación adecuada.
En la caja T hay dos ruedas (como en la esfera del Dr. Long) y dos piñones, cuyos ejes salen en V y U ; cualquiera de los cuales puede girarse mediante el pequeño cabrestante W. Cuando se pone el torno sobre el eje V , y se gira hacia atrás, el globo terrestre, con su horizonte y meridiano celeste, se mantienen en reposo; y toda la esfera de círculos gira de este a sur y a oeste, llevando al sol Y y a la luna Z en la misma dirección, y haciendo que se eleven y se pongan debajo del horizonte. Pero cuando se coloca el cabrestante sobre el eje U y se gira hacia adelante, la esfera con el sol y la luna se mantienen en reposo; y la tierra, con su horizonte y meridiano, gira desde el horizonte hacia el sol y la luna, a donde llegaron estos cuerpos cuando la tierra estaba en reposo, y fueron llevados alrededor de ella; mostrando que salen y se ponen en los mismos puntos del horizonte, y al mismo tiempo en el círculo horario, ya sea que el movimiento sea en la tierra o en el cielo. Si se gira el globo terrestre, el índice horario gira alrededor de su círculo horario; pero si se gira la esfera, el círculo horario gira por debajo del índice.
Y así, mediante esta construcción, la máquina está igualmente preparada para mostrar el movimiento real de la Tierra o el movimiento aparente de los cielos.
Para rectificar la esfera para su uso, primero afloje el tornillo r en el vástago vertical R , y tomando el brazo Q , muévalo hacia arriba o hacia abajo hasta que el grado de latitud dado para cualquier lugar esté al lado del vástago R ; y entonces el eje de la esfera se elevará adecuadamente, de modo que quede paralelo al eje del mundo, si la máquina se coloca de norte a sur con una pequeña brújula: hecho esto, cuente la latitud desde el polo norte, sobre el meridiano celeste L , hacia la muesca norte del horizonte, y fijar el horizonte en esa latitud; luego, gire la tuerca b hasta que el sol Y llegue al día dado del año en la eclíptica, y el sol estará en su lugar apropiado para ese día: encuentre el lugar del nodo ascendente de la luna, y también el lugar del luna, por una Efemérides, y ajústelas en consecuencia: por último, gire el cabrestante W , hasta que el sol llegue al meridiano L , o hasta que el meridiano llegue al sol (según quiera que se mueva la esfera o la tierra) y Ponga el índice horario en el XII, marcado como mediodía, y toda la máquina quedará rectificada. - Luego gire el cabrestante y observe cuándo sale y se pone el sol o la luna en el horizonte, y el índice de horas mostrará las horas del mismo para el día determinado. [2]
A lo largo de la historia china , los astrónomos han creado globos celestes ( chino :渾象) para ayudar a la observación de las estrellas. Los chinos también utilizaron la esfera armilar para ayudar en los cálculos y cálculos calendáricos .
Según Joseph Needham , el primer desarrollo de la esfera armilar en China se remonta a los astrónomos Shi Shen y Gan De en el siglo IV a. C., ya que estaban equipados con un primitivo instrumento armilar de un solo anillo. [3] Esto les habría permitido medir la distancia al polo norte (declinación), una medida que daba la posición en un xiu (ascensión recta). [3] Sin embargo, la datación de Needham en el siglo IV a.C. es rechazada por el sinólogo británico Christopher Cullen , quien remonta los inicios de estos dispositivos al siglo I a.C. [4]
Durante la dinastía Han Occidental (202 a. C. - 9 d. C.), desarrollos adicionales realizados por los astrónomos Luoxia Hong (落下閎), Xiangyu Wangren y Geng Shouchang (耿壽昌) avanzaron en el uso del armilar en su etapa inicial de evolución. En el año 52 a. C., fue el astrónomo Geng Shouchang quien introdujo el primer anillo ecuatorial permanentemente fijo de la esfera armilar. [3] En el período posterior de la dinastía Han del Este (23-220 d.C.), los astrónomos Fu An y Jia Kui agregaron el anillo de la eclíptica en el 84 d.C. [3] Con el famoso estadista, astrónomo e inventor Zhang Heng (張衡, 78-139 d.C.), la esfera estuvo totalmente completa en el año 125 d.C., con horizonte y anillos de meridianos. [3] El primer globo celeste impulsado por agua del mundo fue creado por Zhang Heng , quien operó su esfera armilar mediante el uso de un reloj de clepsidra de flujo entrante .
Después de la dinastía Han se realizaron desarrollos posteriores que mejoraron el uso de la esfera armilar. En el año 323 d. C., el astrónomo chino Kong Ting pudo reorganizar la disposición de los anillos en la esfera armilar de modo que el anillo de la eclíptica pudiera fijarse al ecuador en cualquier punto deseado. [3] El astrónomo y matemático chino Li Chunfeng (李淳風) de la dinastía Tang creó uno en 633 d.C. con tres capas esféricas para calibrar múltiples aspectos de las observaciones astronómicas, llamándolos 'nidos' (chhung). [3] También fue responsable de proponer un plan para tener un tubo de observación montado eclípticamente para poder observar mejor las latitudes celestes. Sin embargo, fue el astrónomo, matemático y monje chino Tang Yi Xing en el siglo siguiente quien lograría esta adición al modelo de la esfera armilar. [5] Se encontraron monturas eclípticas de este tipo en los instrumentos armilares de Zhou Cong y Shu Yijian en 1050, así como en la esfera armilar de Shen Kuo de finales del siglo XI, pero después de ese momento ya no se emplearon en instrumentos armilares chinos hasta la llegada de los jesuitas europeos .
En 723 d.C., Yi Xing (一行) y el funcionario gubernamental Liang Ling-zan (梁令瓚) combinaron el globo celeste impulsado por agua de Zhang Heng con un dispositivo de escape . Con los tambores tocando cada cuarto de hora y las campanas tocando automáticamente cada hora, el dispositivo también era un reloj de sonería . [6] La famosa torre del reloj que el erudito chino Su Song construyó en 1094 durante la dinastía Song emplearía el escape de Yi Xing con palas de rueda hidráulica llenas de goteo de clepsidra y accionaría una esfera armilar coronada, un globo celeste central y maniquíes operados mecánicamente que Saldría por las puertas abiertas mecánicamente de la torre del reloj en momentos específicos para tocar campanas y gongs para anunciar la hora, o para sostener placas que anunciaran momentos especiales del día. También estuvo el científico y estadista Shen Kuo (1031-1095). Siendo el funcionario principal de la Oficina de Astronomía, Shen Kuo era un ávido estudioso de la astronomía y mejoró los diseños de varios instrumentos astronómicos: el gnomon , la esfera armilar, el reloj de clepsidra y el tubo de observación fijado para observar la estrella polar indefinidamente. [7] Cuando a Jamal al-Din de Bukhara se le pidió que estableciera una 'Institución Astronómica Islámica' en la nueva capital de Khubilai Khan durante la dinastía Yuan , encargó una serie de instrumentos astronómicos, incluida una esfera armilar. Se señaló que "los astrónomos chinos los habían estado construyendo desde al menos 1092". [8]
La esfera armilar se utilizó para la observación en la India desde tiempos remotos y se menciona en las obras de Āryabhata (476 d. C.). [9] El Goladīpikā , un tratado detallado que trata sobre los globos y la esfera armilar, fue compuesto entre 1380 y 1460 EC por Parameśvara . [9] Sobre el tema del uso de la esfera armilar en la India, Ōhashi (2008) escribe: "La esfera armilar india ( gola-yantra ) se basaba en coordenadas ecuatoriales, a diferencia de la esfera armilar griega, que se basaba en coordenadas eclípticas. Aunque la esfera armilar india también tenía un aro eclíptico, probablemente las coordenadas celestes de las estrellas de unión de las mansiones lunares estaban determinadas por la esfera armilar desde el siglo VII aproximadamente. [10]
En el siglo XVI, varios metalógrafos fabricaron globos celestes. 1559, Muhammad Saleh Thattvi creó un globo celeste sin costuras utilizando un método cire perdue en el Imperio Mughal . Este globo tiene inscripciones en árabe y persa . [13] Ali Kashmiri ibn Luqman en (998 AH/1589-90 AD) en Cachemira también fabricó globos terráqueos fundidos con precisión y sin costuras. [13] Diya' ad-din Muhammad hizo unos globos celestes del siglo XVII en Lahore , 1668 (ahora en Pakistán). [14] Ahora se encuentra en el Museo Nacional de Escocia . Está rodeado por un anillo de meridiano y un anillo de horizonte. [15] El ángulo de latitud de 32° indica que el globo fue fabricado en el taller de Lahore. [dieciséis]
En la década de 1980, Emilie Savage-Smith descubrió varios globos celestes sin costuras en Lahore y Cachemira . [17] : 5 Los objetos huecos generalmente se moldean en dos mitades, y Savage-Smith indica que la fundición de una esfera sin costuras se consideraba imposible, [17] : 4 aunque técnicas como el moldeo rotacional se han utilizado desde al menos los años 60. para producir esferas igualmente sin costuras. El primer globo sin fisuras fue inventado en Cachemira por el astrónomo y metalúrgico musulmán Ali Kashmiri ibn Luqman en 1589-1590 (998 d. H.) durante el reinado de Akbar el Grande ; otro fue producido en 1659-1660 (1070 AH) por Muhammad Salih Tahtawi con inscripciones en árabe y sánscrito ; y el último fue producido en Lahore por un astrónomo y metalúrgico hindú Lala Balhumal Lahori en 1842 durante el reinado de Jagatjit Singh Bahadur . Se produjeron 21 globos de este tipo y estos siguen siendo los únicos ejemplos de globos metálicos sin costuras. Estos metalúrgicos mogoles utilizaron el método de fundición a la cera perdida para producir estos globos. [18]
El astrónomo griego Hiparco ( c. 190 – c. 120 a. C. ) atribuyó a Eratóstenes (276 – 194 a. C.) el inventor de la esfera armilar. [19] [20] [21] [22] [23] Los nombres de este dispositivo en griego incluyen ἀστρολάβος astrolabos y κρικωτὴ σφαῖρα krikōtē sphaira "esfera anillada". [24] El nombre inglés de este dispositivo proviene en última instancia del latín armilla (círculo, pulsera), ya que tiene un esqueleto formado por círculos metálicos graduados que unen los polos y representan el ecuador , la eclíptica , los meridianos y los paralelos . Generalmente se coloca en su centro una bola que representa la Tierra o, más tarde, el Sol . Se utiliza para demostrar el movimiento de las estrellas alrededor de la Tierra. Antes de la llegada del telescopio europeo en el siglo XVII, la esfera armilar era el principal instrumento de todos los astrónomos para determinar las posiciones celestes.
En su forma más simple, consistente en un anillo fijado en el plano del ecuador, la armilla es uno de los instrumentos astronómicos más antiguos. Ligeramente desarrollado, estaba atravesado por otro anillo fijado en el plano del meridiano. El primero fue equinoccial, el segundo, armilla solsticial. Las sombras se utilizaron como índices de las posiciones del sol, en combinación con divisiones angulares. Cuando se combinaban varios anillos o círculos que representaban los grandes círculos de los cielos, el instrumento se convertía en una esfera armilar. [1]
Las esferas armilares fueron desarrolladas por los griegos helenísticos y ya se utilizaban como herramientas didácticas en el siglo III a.C. En formas más grandes y precisas también se utilizaron como instrumentos de observación. Sin embargo, la esfera armilar completamente desarrollada con nueve círculos quizás no existió hasta mediados del siglo II d.C., durante el Imperio Romano . [25] Eratóstenes probablemente utilizó una armilla solsticial para medir la oblicuidad de la eclíptica. Hiparco probablemente utilizó una esfera armilar de cuatro anillos. [25] El geógrafo y astrónomo grecorromano Ptolomeo ( c. 100 – c. 170 d. C. ) describe su instrumento, el astrolabón , en su Almagesto . [25] Constaba de al menos tres anillos, con un círculo graduado dentro del cual otro podía deslizarse, llevando dos pequeños tubos colocados uno frente al otro y sostenidos por una plomada vertical. [1] [25]
Los astrónomos persas y árabes produjeron una versión mejorada de la esfera armilar griega en el siglo VIII, y escribieron sobre ella en el tratado de Dhat al-Halaq o El instrumento de los anillos del astrónomo persa Fazari (m. c. 777 ). Se cree que Abbas Ibn Firnas (muerto en 887) produjo otro instrumento con anillos (esfera armilar) en el siglo IX que le dio al califa Muhammad I (gobernó entre 852 y 886). [27] El astrolabio esférico, una variación tanto del astrolabio como de la esfera armilar, fue inventado durante la Edad Media en el Medio Oriente . [28] Alrededor del año 550 d.C., el filósofo cristiano Juan Filópono escribió un tratado sobre el astrolabio en griego, que es el tratado más antiguo que se conserva sobre el instrumento. [29] La descripción más antigua del astrolabio esférico se remonta al astrónomo persa Nayrizi ( fl. 892-902). Los astrónomos musulmanes también inventaron de forma independiente el globo celeste, que se utilizó principalmente para resolver problemas de astronomía celeste. Hoy en día quedan 126 instrumentos de este tipo en todo el mundo, el más antiguo del siglo XI. La altitud del sol, o la ascensión recta y la declinación de las estrellas se pueden calcular con estos ingresando la ubicación del observador en el anillo de meridianos del globo.
La esfera armilar se reintrodujo en Europa occidental a través de Al-Andalus a finales del siglo X con los esfuerzos de Gerbert d'Aurillac, el posterior Papa Silvestre II (r. 999-1003). [30] El Papa Silvestre II aplicó el uso de tubos de observación con su esfera armilar para fijar la posición de la estrella polar y registrar mediciones para los trópicos y el ecuador . [31]
Las ideas chinas sobre astronomía e instrumentos astronómicos se introdujeron en Corea, donde también se lograron nuevos avances. Jang Yeong-sil , un inventor coreano , recibió la orden del rey Sejong el Grande de Joseon de construir una esfera armilar. La esfera, construida en 1433, recibió el nombre de Honcheonui (혼천의,渾天儀).
El Honcheonsigye , una esfera armilar activada por un mecanismo de reloj en funcionamiento, fue construida por el astrónomo coreano Song Iyeong en 1669. Es el único reloj astronómico que queda de la dinastía Joseon . El mecanismo de la esfera armilar sucedió al de la esfera armilar de la era Sejong (Honŭi 渾儀, 1435) y la esfera celestial (Honsang 渾象, 1435), y al aparato de transporte solar de la Clepsidra de Jade (Ongnu 玉漏, 1438). Tales mecanismos son similares a la esfera armilar de Ch'oe Yu-ji (崔攸之, 1603~1673) (1657). La estructura del tren del tiempo y el mecanismo de sonería y liberación en la parte del reloj está influenciado por el escape de la corona que se desarrolló a partir del siglo XIV y se aplica al sistema de engranajes que se mejoró hasta mediados del siglo XVII en Occidente. -estilo de relojería. En particular, el dispositivo de cronometraje del Reloj Armilar de Song I-yŏng adopta el sistema de reloj de péndulo de principios del siglo XVII, que podría mejorar notablemente la precisión de un reloj. [32]
El astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601) realizó más avances en este instrumento , quien construyó tres grandes esferas armilares que utilizó para mediciones de alta precisión de las posiciones de las estrellas y planetas. Fueron descritos en su Astronomiae Instauratae Mechanica . [33]
Las esferas armilares estuvieron entre los primeros dispositivos mecánicos complejos. Su desarrollo condujo a muchas mejoras en las técnicas y el diseño de todos los dispositivos mecánicos. A los científicos y figuras públicas del Renacimiento a menudo les pintaban retratos mostrándolos con una mano sobre una esfera armilar, que representaba el cenit de la sabiduría y el conocimiento .
La esfera armilar sigue siendo útil para la enseñanza y puede describirse como un globo celeste esquelético, en el que la serie de anillos representa los grandes círculos de los cielos y gira sobre un eje dentro de un horizonte. Con la Tierra como centro, dicha esfera se conoce como ptolemaica; con el sol como centro, como Copérnico. [1]
Una representación de una esfera armilar está presente en la bandera moderna de Portugal y ha sido un símbolo nacional desde el reinado de Manuel I.
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Desde el 1 de marzo de 2014 se ha utilizado un modelo artístico de una esfera armilar para encender la llama del patrimonio paralímpico en el estadio Stoke Mandeville , Reino Unido. La esfera incluye una silla de ruedas que el usuario puede girar para encender la llama como parte de una ceremonia para celebrar el pasado, presente y futuro del Movimiento Paralímpico en el Reino Unido. La Esfera Armilar fue creada por el artista Jon Bausor y se utilizará para futuros eventos de Heritage Flame. La llama de la primera ceremonia fue encendida por la medallista de oro de Londres 2012 , Hannah Cockroft . [34]
La esfera armilar se utiliza habitualmente en heráldica y vexilología , siendo conocida principalmente como símbolo asociado a Portugal , el Imperio portugués y los descubrimientos portugueses .
A finales del siglo XV, la esfera armilar se convirtió en la insignia heráldica personal del futuro rey Manuel I de Portugal , cuando aún era Príncipe . El intenso uso de esta insignia en documentos, monumentos, banderas y otros soportes, durante el reinado de Manuel I, transformó la esfera armilar de un simple símbolo personal a uno nacional que representaba al Reino de Portugal y en particular a su Imperio de Ultramar . Como símbolo nacional, la esfera armilar continuó en uso tras la muerte de Manuel I.
En el siglo XVII quedó asociado al dominio portugués de Brasil . En 1815, cuando Brasil obtuvo el estatus de reino unido al de Portugal, su escudo de armas se formalizó como una esfera armilar dorada sobre un campo azul. Representando a Brasil, la esfera armilar pasó a estar presente también en las armas y la bandera del Reino Unido de Portugal, Brasil y Algarves . Cuando Brasil se independizó como imperio en 1822, la esfera armilar siguió presente en sus armas nacionales y en su bandera nacional. La esfera celeste de la actual Bandera de Brasil reemplazó a la esfera armilar en 1889.
La esfera armilar fue reintroducida en las armas nacionales y en la bandera nacional de Portugal en 1911.
"No hay evidencia del origen helenístico del astrolabio esférico, pero la evidencia disponible hasta ahora sugiere que puede haber sido un desarrollo temprano pero claramente islámico sin antecedentes griegos".
