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.

 היסטוריה 
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) ,ממוזער|תלמי משתמש ברביעקיימים 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 .
ממוזער|הדגמה של רביע הסב על צירו באיור טורקי |ימין
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.ממוזער|רביע גונתר, מצוי במוזיאון הימי הלאומי בגריניץ' |220x220 פיקסליםככל 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.

 סוגי רביעים 
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.ממוזער|רביע שעון רוחב של כ-51.5° כפי שמתואר בטקסט הדרכה משנת 1744: "כדי למצוא את השעה ביום: הנח את החוט בדיוק על יום החודש, ואז החזק אותו עד שתחליק את החרוז הקטן או את ראש הסיכה. לאורך החוט, עד שייעצר על אחד מקווי השעה 12. לאחר מכן אפשר לשמש לזרוח מהמראה G אל השני ב-D, המשקולת תלויה באופן חופשי, החרוז ינוח בשעה של היום".
 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.

 שימושים 
נוצרו גרסאות של הרביע באופן שתאם את השימושים שלו.

 ניווט ימי - רביע גאומטרי 
ממוזער|תרשים של רביע גאומטרי למדידת גובה עצם. במקרה זה השנתות יביעו גובה
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. ממוזער|ציור של רביע תצפית אחורי. מכשיר זה שימש למדידת גובה השמש על ידי התבוננות במיקום של צל על המכשיר.

 רביע תצפית אחורי למדידת גובה השמש 
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.ממוזער|תחריט של רביע קיר של טיכו ברהה ב- מצפה הכוכבים באורניבורג בשנת 1598, הוא מציג גם את שני השעונים.

 רביעי קיר לקביעת הזמן 
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.

 רביע ממוסגר למדידות אסטרונומיות וכיול תותחים 
ממוזער|רביע מסגרת גדול במצפה הכוכבים העתיק של בייג'ינג. הוא נבנה בשנת 1673.|ימין
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.
ממוזער|רביע תותח
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.

 התאמה אישית 
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.

 הערות שוליים 

 לקריאה נוספת 
מוריס דאומס, מכשירים מדעיים של המאות השבע-עשרה והשמונה-עשרה ויוצריהם, ספרי פורטמן, לונדון 1989

 קישורים חיצוניים 

 מאמר: הרביע של גונתר (PDF)
 הדמיית ה רביע של גינטר (דורש ג'אווה)
 הדגמת רביע עובד בצורת מטבע

קטגוריה:יוון: המצאות
קטגוריה:איראן: המצאות
קטגוריה:אמצעי ניווט
קטגוריה:טכנולוגיות מיושנות
קטגוריה:מכשירי מדידת זווית