רביע (מכשיר)

רביע הוא מכשיר מדידה מדעי או אסטרונומי, בסיסי ששימש לביצוע חישובים אסטרונומיים ומדידת זוויות. באמצעותו חישבו את קו הרוחב והגובה של גוף שמימי ובאמצעות גובהו של הגוף השמימי ניתן היה לחשב מדידות שונות, כגון קו אורך, קו רוחב ושעת היום. היו קיימות שלוש גרסאות רביעים בהתאמה: בעלי ייצוג דו-ממדיים של הספירה השמימית, מחשבונים אסטרונומיים ורביעים שעתיים. רביעים אסטרונומיים שימשו בעיקר כדי להניח את גובהו של גוף שמימי מעל האופק. קו הרוחב הגאוגרפי של צופה עשוי להיקבע באמצעות גובה המרידיאנים של הזריחה או כוכב בהיר, או שהצופה יכול לדעת את השעה על ידי מדידת גובה שאינו קרוב מדי לכיוון המרידיאן אם קו הרוחב ידוע. הרביע הוא בעל קשת מדורגת המכסה רבע מעגל שלם או 90 מעלות. גרסאות מוקדמות של המכשיר נגזרו מאצטרולבים, הם נבנו על שטח שגודלו כרבע מגודל פני האצטרולב. השימוש המוקדם ביותר שנרשם ברביע היה בהודו העתיקה בתקופה המוערכת לשנים 1500 ל-1200 לפנה"ס. בתקופת תרבות הוודות בהודו העתיקה, בימי תקופת הריג ודה (כיום המחקר מסכים על תיארוך יצירת החלק העתיק ביותר בריג ודה, סַמְהִיטָה, לפרק הזמן שבין השנים 1500 ל-1000 לפנה"ס), השתמשו ברביעים המכונים "טוריאם" כדי למדוד את היקף ליקוי החמה הגדול. השימוש בטוריאם לצפייה בליקוי חמה על ידי רישי אטרי מתואר במנדלה החמישית (כרך של הריג ודה) , קיימים תיאורים מוקדמים של הרביע באלמגסט של תלמי בסביבות שנת 150 לספירה. הוא תיאר "בסיס" שיכול למדוד את גובה שמש הצהריים על ידי הקרנת צל של יתד על קשת מדורגת של 90 מעלות. הרביע הזה, לא כמו גרסאות מאוחרות יותר של הכלי, היה גדול והורכב מכמה חלקים נעים. גרסתו של תלמי נגזרה מהאצטרולב ומטרתו הייתה למדוד את זווית השמש כלפי קו האורך. הוא הוצע על ידי תלמי כתחליף טוב יותר לאצטרולב . אסטרונומים אסלאמיים בימי הביניים שיפרו את הרעיונות הללו ובנו רביעים ברחבי המזרח התיכון, במצפי כוכבים כמו מראגה, ריי וסמרקנד. בתחילה הרביעים הללו היו בדרך כלל גדולים מאוד ונייחים, ניתן היה לסובב אותם לכל כיוון כדי לסמן גם את הגובה וגם את האזימוט עבור כל גוף שמימי. בד בבד עם התקדמות התיאוריה האסטרונומית והדיוק בתצפיות מייחסים לאסטרונומים האסלאמיים פיתוח ארבעה סוגים שונים של רביעים במהלך ימי הביניים ואילך. הראשון שבהם, רביע הסינוס, הומצא על ידי מוחמד אבן מוסא אל-ח'ואראזמי במאה ה-9 בבית החוכמה בבגדד. הסוגים האחרים היו: הרביע האוניברסלי, הרביע השעתי והרביע האצטרולבי. במהלך ימי הביניים הידע על מכשירים אלו התפשט לאירופה. האסטרונום היהודי יעקב בן מכיר בן תיבון היה בעל תפקיד מכריע בפיתוח נוסף של הרביע במאה ה-13. תיבון היה אסטרונום מיומן וכתב מספר ספרים בעברית על הנושא, כולל ספר המפרט כיצד לבנות ולהשתמש בגרסה משופרת של הרביע. הרביע שהוא המציא זכה לכינוי ה-"הרביע החדש" ("novus quadrans"). הרביע החדש שלו התבסס על הרעיון שההטלה סטריאוגרפית המגדירה אצטרולב פלניספירי (של מפת חוג שמים) עדיין יכולה לעבוד אם חלקי האצטרולב מקופלים ברביע בודד. התוצאה הייתה מכשיר מהפכני שלא כלל מספר חלקים נעים, כך שהיה הרבה יותר זול, קל יותר לשימוש ונייד יותר מאצטרולב רגיל. כתבי היד העבריים של תיבון תורגמו ללטינית ושופרו על ידי החוקר הצרפתי פיטר נייטינגייל מספר שנים מאוחר יותר. תודות לתרגום זה, תיבון, או פרופטיוס יהודה, כפי שכונה בלטינית, הפך לבעל השפעה בינלאומית באסטרונומיה. לעבודתו של תיבון הייתה השפעה רחוקת טווח והיגיעה עד קופרניקוס, כריסטופר קלוויוס וארסמוס ריינהולד. כתבי היד שלו המכונים "לוחות" ומציגים לוחות אסטרונומיים, הוזכרו בקומדיה האלוהית של דנטה. ככל שהרביע נעשה קטן יותר ובכך נייד יותר, הוכח הערך שלו בניווט. השימוש המתועד הראשון שלו לניווט בים היה בשנת 1461, על ידי דיוגו גומס, מגלה ארצות בצוות של הנרי הספן, הפורטוגזי. מלחים התחילו למדוד את גובה כוכב הצפון כדי לברר את קו הרוחב שלהם. יישום זה של רביעים מיוחס בדרך כלל למלחים ערבים שסחרו לאורך החוף המזרחי של אפריקה ולעיתים קרובות נסעו מחוץ לטווח הראייה של היבשה. עד מהרה התפתחה השיטה ועשתה שימוש במדידת גובה השמש בזמן נתון בשל העובדה כי כוכב הצפון אינו נראה מדרום לקו המשווה. בשנת 1618, המתמטיקאי האנגלי, אדמונד גונתר מאוניברסיטת אוקספורד, ביצע התאמות נוספות ברביע באמצעות המצאה שזכתה לכינוי "רביע גונתר". רביע זה היה בגודל כיס. הוא היה מהפכני מכיוון שסומנו עליו ייצוגים של האזורים הטרופיים, קו המשווה, האופק והמישור האקליפטי. עם הטבלאות הנכונות אפשר להשתמש ברביע כדי למצוא את השעה, התאריך, אורך היום או הלילה, שעת הזריחה והשקיעה ואת קו האורך. הרביע של Gunter היה שימושי ביותר אבל היו לו חסרונות: סרגל השנתות חל רק על קו רוחב מסוים ולכן השימוש במכשיר היה מוגבל בים. קיימים מספר סוגים של רביעים: רביע גובה - הרביע הפשוט עם קו אנך, המשמש לקביעת גובה של חפץ. רביע תותחן – סוג של חיישן הטיה (אינקלינומטר) המשמש ארטילריסט למדידת זווית הגובה או השקע של קנה אקדח של תותח או מרגמה, הן כדי לוודא גובה ירי תקין, והן כדי לוודא את היישור הנכון של מכשירי בקרת האש הצמודים לנשק. הרביע של גונתר– רביע המשמש לקביעת הזמן וכן את אורך היום, שעת הזריחה והשקיעה, התאריך והמרידיאן באמצעות שנתות ועקומות של הרביע יחד עם טבלאות הקשורות אליו. הוא הומצא על ידי אדמונד גונתר בשנת 1623. הרביע של גונתר היה פשוט למדי, ואפשר את השימוש הנרחב והממושך שלו במאות ה-17 וה-18. גונתר הרחיב את התכונות הבסיסיות של רביעים אחרים כדי ליצור מכשיר נוח ומקיף. התכונה המובהקת שלו כללה הקרנות של אזורי הטרופיים, קו המשווה, האקליפטיקה והאופק. רביע אסלאמי - קינג, זיהה ארבעה סוגים של רביעים שנוצרו על ידי אסטרונומים מוסלמים: רביע הסינוס (בערבית: Rubul Mujayyab) - הידוע גם בשם רביע הסינקלי - שימש לפתרון בעיות טריגונומטריות וביצוע תצפיות אסטרונומיות. הוא פותח על ידי אל-ח'ואראזמי בבגדד של המאה ה-9 והיה נפוץ עד המאה התשע-עשרה. התכונה המאפיינת אותו היא רשת דמוית נייר גרפי בצד אחד המחולקת לשישיים מרווחים שווים בכל ציר והתחומה גם בקשת מדורגת של 90 מעלות. לקדקוד הרביע הוצמד חוט עם משקולת (אנך עופרת) ובה נעזרו לחישוב. הרביע האוניברסלי (בערבית: shakkāzīya) - משמש לפתרון בעיות אסטרונומיות עבור כל קו רוחב: לרביעים הללו הייתה קבוצה אחת או שתיים של רשתות (shakkāzīya). הם פותחו במאה הארבע-עשרה בסוריה. הרביע השעתי- משמש למציאת הזמן בעזרת השמש: ניתן להשתמש ברביע השעתי כדי למצוא את הזמן באורך יום שווה או לא שווה (אורך היום חלקי שתים עשרה) . קבוצות שונות של סימונים נוצרו עבור ימים עם שעות שוות או לא שוות. למדידת הזמן בשעות שוות, ניתן היה להשתמש ברביע השעתי רק עבור קו רוחב מסוים ואילו ברביע שנועד עבור שעות לא שוות ניתן להשתמש בכל מקום המבוסס על נוסחה משוערת. קצה אחד של הרביע היה צריך להיות מיושר עם השמש, ולאחר שיושר, המשקולת המחוברת למרכז הרביע הראתה את השעה ביום. גרסה בריטית משנת 1311 נרשמה על ידי כריסטי'ס בדצמבר 2023, עם הטענה שהוא "המכשיר המדעי האנגלי המוקדם ביותר" מבלי להראות שום מקור. קיימת דוגמה נוספת משנת 1396, ממקורות אירופיים ( ריצ'רד השני מאנגליה). הרביע החורפי העתיק ביותר נמצא במהלך חפירה בשנת 2013 בעיירה ההולנדית זוטפן, הוא מתוארך ל 1300 בערך, ונמצא במוזיאון המקומי בזוטפן. רביע אצטרולב/ אלמוקנטר (מעגל רום)- רביע שפותח מתוך האצטרולב: רביע זה סומן בחצי אחד של לוח אצטרולב טיפוסי שכן לוחות אצטרולב הם סימטריים. חוט המחובר ממרכז הרביע עם משקולת בקצהו השני הוזז כדי לייצג את מיקומו של גוף שמימי (שמש או כוכב). עמדות האקליפטיקה והכוכבים סומנו על הרביע עבור האמור לעיל. לא ידוע היכן ומתי הומצא רביע האצטרולב, רביעי האצטרולב הקיימים הם ממוצא עות'מאני או ממלוכי, כמו כן התגלו חיבורים מצריים מהמאה ה-12 וחיבורים מהמאה הארבע-עשרה בסוריה על רביע האצטרולב. הרביעים הללו התגלו כאלטרנטיבות פופולריות מאוד לאצטרולבים. נוצרו גרסאות של הרביע באופן שתאם את השימושים שלו. רביע גאומטרי הוא מכשיר המשמש למדידת ערכים של עצמים הנמצאים בזוויות של עד 90° ממיקומו של המודד. בניווט ימי השתמשו ברביע גאומטרי. זהו לוח בעל רבע עיגול, עשוי בדרך כלל מעץ או פליז שעליו מסומנות שנתות באופנים שונים. המדידה מבוצעת בעזרת לוח בצורת רבע עיגול. בחלק המעוגל מסומנות שנתות מהקדקוד שמולו נתלית משקולת על חוט. מכוונים צלע אחת של הרביע אל העצם הגבוה ובכך גורמים למשקולת להתנדנד ולנוח על גבי השנתות. השנתות מביעות את הנושא אותו מודדים (רביע גאומטרי). העדויות המוקדמות ביותר לשימוש בניווט ימי, מובילות לשנת 1460 בערך. הם לא סומנו על ידי שנתות המביעות מעלות, אלא סימנו עליהם ישירות את קווי הרוחב של היעדים הנפוצים ביותר. בעת השימוש, הנווט היה מפליג צפונה או דרומה עד שהרביע היה מציין שהוא נמצא בקו הרוחב של היעד, פונה לכיוון היעד ומפליג אליו תוך שמירה על מסלול של קו רוחב קבוע. לאחר שנת 1480, כלים רבים יותר יוצרו עם לוחות שסומנו במעלות. לאורך הקצה היו שתי מראות שאפשרו להבחין בעצם מרוחק ולהשתמש בקו הראיה שנוצר (אלידד). בנוסף נתלתה משקולת ממרכז הקשת בחלק העליון. כדי למדוד את גובהו של כוכב, הצופה היה מסתכל על הכוכב דרך המראות ומחזיק את הרביע כך שמישור המכשיר היה אנכי. המשקולת נתלתה אנכית והקו ציין את הקריאה על השנתות שעל הקשת. היה די נפוץ שהמדידה בוצעה בצוות של שניים: אדם אחד התרכז בהתבוננות במכשיר והחזקתו במצב הנכון והשני קרא את הסימון. דיוק הכלי הוגבל מגודלו ומהשפעה שהייתה לרוח או לתנועת הצופה על המשקולת. עבור נווטים על סיפון ספינה נעה, מגבלות אלו עשויות היו להקשות. פותחו גם רביעי דייוויס, מכשירים קומפקטיים וממוסגרים המשמשים נווטים למדידת גובה של עצם אסטרונומי. על מנת להימנע מלבהות בשמש כדי למדוד את גובהה, יכלו הנווטים להחזיק את המכשיר מולם כשהשמש לצדם. על ידי ניצול הטלת הצל של המכשיר על חלק אחר של המכשיר, ניתן היה לסנכרן את המכשיר עם השמש. היה צורך להקפיד על קביעת גובה מרכז השמש. זה יכול היה להיעשות על ידי חישוב ממוצע הגבהים של חלקי הצל העליון והתחתון. על מנת לבצע מדידות של גובה השמש, פותח רביע תצפית אחורי. ברביע כזה, הותקנו שלש שבשבות: הצופה צפה באופק משבשבת ראיה (C באיור מימין) דרך חרך בשבשבת האופק (B). זה הבטיח שהמכשיר היה מאוזן. הצופה הזיז את שבשבת הצל (A) למיקום בסולם המדורג כדי לגרום לצלו להופיע במקביל ברמת האופק על שבשבת האופק. זווית זו הייתה גובה השמש. רביעי קיר, המשמשים לקביעת הזמן על ידי מדידת גבהים של עצמים אסטרונומיים. טיכו ברהה יצר את אחד מרביעי הקיר הגדולים ביותר. כדי למצוא זמן הוא היה מניח שני שעונים ליד הרביע כדי שיוכל לזהות את הדקות והשניות ביחס למדדים בצד המכשיר. הם היו מכשירים אסטרונומיים חשובים במצפי הכוכבים באירופה של המאה ה-18, ועליהם ביססו את השימוש באסטרונומיה המקומית. רביעי מסגרת גדולים שימשו למדידות אסטרונומיות, בעיקר לקביעת הגובה של עצמים שמימיים ולמדידת מרחקים זוויתיים בין עצמים אסטרונומיים. הם יכלו להיות מתקנים קבועים, כגון רביעים של ציורי קיר. רביעים קטנים יותר היו ניתנים להזזה. כמו הסקסטנטים האסטרונומיים הדומים, ניתן היה להשתמש בהם במישור אנכי או להתאימם לכל מישור. כאשר הם מוקמו על כן או על תושבת אחרת, הם יכלו לשמש למדידת המרחק הזוויתי בין כל שני עצמים שמימיים. בחיילות ים השתמשו ברביע למדידת גובה תותח של ספינות. היה צורך להציב את הרביע על פתחו של כל רובה על מנת לאמוד טווח, לאחר טעינתו. ביישומים מודרניים יותר, הרביע מחובר לטבעת התותח או לתותח ימי גדול כדי ליישר קו עם נקודות מידה מרותכות לסיפון הספינה. זה נעשה כדי להבטיח שהירי לא "עיוות את הסיפון". משטח ישר על בית התותח או הצריח נבדק גם מול מדדים, גם כדי להבטיח שמסבים גדולים או גזעי מסבים לא השתנו... כדי "לכייל" את האקדח. במהלך ימי הביניים, יצרנים הוסיפו לעיתים קרובות התאמה אישית כדי להרשים את האדם שעבורו נועד הרביע. בחללים גדולים ובלתי מנוצלים על המכשיר, לעיתים קרובות יתווספו אות או תג כדי לציין את הבעלות של אדם חשוב או את נאמנותו של הבעלים. Quadrant - Meaning and Uses, Unacademy (באנגלית אמריקאית) Witzel, Michael (2019). "Beyond the Flight of the Falcon". In Thapar, Romila (ed.). Which of Us are Aryans?: Rethinking the Concept of Our Origins. Aleph. p. 11. ISBN 978-93-88292-38-2. Incidentally, the Indo-Aryan loanwords in Mitanni confirm the date of the Rig Veda for ca. 1200–1000 BCE. The Rig Veda is a late Bronze age text, thus from before 1000 BCE. However, the Mitanni words have a form of Indo-Aryan that is slightly older than that ... Clearly the Rig Veda cannot be older than ca. 1400, and taking into account a period needed for linguistic change, it may not be much older than ca. 1200 BCE. G. V. Raghava Rau, Scripture of the Heavens: The Eye of the Heavens, Ananda Press, 1949, עמ' 9+. (באנגלית) University of Calcutta Dept of Science, Journal of the Department of Science, 1924, עמ' 57. (באנגלית) Silke Ackermann and Robert van Gent, Quadrant, Epact: Scientific Instruments of Medieval and Renaissance Europe, Museum of the History of Science. Henry C. King, The History of the Telescope, Courier Corporation, 2003-01-01, עמ' 7-10, ISBN 978-0-486-43265-6. (באנגלית) David A. King, Astronomical Instruments in the Islamic World, Dordrecht: Springer Netherlands, 2008, עמ' 273–276, ISBN 978-1-4020-4425-0. (באנגלית) J J O'Connor and E F Robertson, Archbishops of St Andrews (1472–1689), Oxford Dictionary of National Biography, Oxford University Press, 2007 A. A. Locci, Israel's Quadrant: Weeping, Laughing, and the Measures of the Stars, ASP Conference Series 441, 2011-06-01, עמ' 393 The Astrolabe Quadrant, web.archive.org, ‏2018-07-21 Olaf Pedersen, Early physics and astronomy: a historical introduction, Rev. ed, Cambridge [England] ; New York, NY, USA: Cambridge University Press, 1993, עמ' 226, ISBN 978-0-521-40340-5 Peter Philomena of Dacia,also known as Petrus Dacus, Petrus Danus, Peter Nightingale | Encyclopedia.com, www.encyclopedia.com Lindberg, David C., ed. (1988). Science in the Middle Ages. Chicago, Ill. [u.a.]: Univ. of Chicago Press. ISBN 0226482332. "Quadrant". Department of Mathematics. University of Singapore. אורכב מ-המקור ב-2018-10-06. | National Museum of American History, americanhistory.si.edu Gerard L'Estrange Turner, Antique scientific instruments, 1. publ, Poole: Blandford Press, 1980, Blandford colour series, ISBN 978-0-7137-1068-7 JOHN DAVIS, A MEDIEVAL GUNTER’S QUADRANT?, BSS Bulletin 23(iii), September 2011 Julian Wilson, The earliest dated English scientific instrument., 2023 "14th century timepiece unearthed in Qld farm shed". ABC News (בAustralian English). 2011-11-09. נבדק ב-2024-04-11. JOHN DAVIS, THE ZUTPHEN QUADRANT A Very Early Equal-Hour Instrument Excavated in The Netherlands, BSS Bulletin Volume 26(i), March 2014 H.A.C. Fermin; D. Kastelein; M. Groothedde, 2013,, Het Zutphense kwadrant, https://doi.org/10.17026/dans-xyp-9pzw Toke Knudsen, Bridging the Gap Between Theory and Practice: Astronomical Instruments - A Quadrant | Mathematical Association of America, maa.org W. E. May, A history of marine navigation, 1st American ed., New York: Norton, 1973, ISBN 978-0-393-03140-9 John Louis Emil Dreyer, Tycho Brahe: A Picture of Scientific Life and Work in the Sixteenth Century, Cambridge: Cambridge University Press, 2014, Cambridge Library Collection - Astronomy, ISBN 978-1-108-06871-0 Silke Ackermann, John Cherry, Richard II, John Holland and Three Medieval Quadrants, Annals of Science 56, 1999-01, עמ' 3–23 doi: 10.1080/000337999296508 מוריס דאומס, מכשירים מדעיים של המאות השבע-עשרה והשמונה-עשרה ויוצריהם, ספרי פורטמן, לונדון 1989מסת"ב 978-0-7134-0727-3 מדיה וקבצים בנושא רביע בוויקישיתוף מאמר: הרביע של גונתר (PDF) הדמיית ה רביע של גינטר (דורש ג'אווה) הדגמת רביע עובד בצורת מטבע