¿Qué condiciones debe cumplir un teodolito?

Un teodolito es la parte mecánica de un telescopio que permite que el telescopio apunte en diferentes direcciones. El teodolito tiene dos ejes mutuamente perpendiculares para ajustar el acimut y la altura horizontal del telescopio. Este tipo de soporte tiene una estructura sencilla y de bajo coste. Se utiliza principalmente con telescopios terrestres (para geodesia, observación de aves, etc., si se utiliza para observar cuerpos celestes, ya que la dirección del movimiento diurno de los cuerpos celestes no suele ser la misma). perpendicular o paralelo al horizonte, es necesario girarlo al mismo tiempo. Sólo cambiando la velocidad de rotación de dos ejes con el tiempo se pueden rastrear objetos celestes. Sin embargo, otros objetos celestes en el campo de visión girarán en relación con el objetivo. Objeto celeste A menos que se agregue un mecanismo para compensar la rotación del campo de visión, no es adecuado para astrofotografía de larga exposición.

Sin embargo, debido al desarrollo de la tecnología electrónica, los problemas anteriores se han resuelto y el teodolito puede minimizar el cambio en la actitud espacial del telescopio cuando apunta en diferentes direcciones. Por lo tanto, muchos telescopios de gran apertura. En observatorios profesionales se utiliza teodolito para reducir el problema causado por la disminución de la precisión causada por la deformación mecánica. Algunos entusiastas de la astronomía incluso fabricaron sus propios telescopios astronómicos específicamente para la observación visual con bajo aumento.

Según la precisión: DJ07, DJ1, DJ2, DJ6, DJ30, etc., D y J son la geodésica y el teodolito respectivamente. . iniciales.

En algunas obras de construcción, frecuentemente veremos a algunos técnicos llevando un instrumento para realizar trabajos de medición. El instrumento que utilizan es el teodolito. La invención inicial del teodolito estuvo estrechamente relacionada con la navegación. En los siglos XV y XVI, algunos países desarrollados como Gran Bretaña y Francia necesitaban dibujar varios mapas y cartas debido a la navegación y la guerra. El primer método para dibujar mapas fue la triangulación, que consistía en encontrar la posición de un tercer punto distante basándose en los resultados de la observación en dos puntos conocidos. Sin embargo, debido a la falta de instrumentos adecuados, los métodos de medición de ángulos eran limitados y la precisión. no alto El mapa topográfico elaborado tampoco es muy preciso. La invención del teodolito mejoró la precisión de la observación de ángulos, simplificó el proceso de medición y cálculo y proporcionó datos más precisos para dibujar mapas. Más tarde, el teodolito se utilizó ampliamente para medir diversas construcciones de ingeniería. El teodolito consta de tres partes: base, esfera (esfera horizontal y esfera vertical) y parte de mira. La base se utiliza para soportar todo el instrumento. Se utiliza un dial de nivel para medir ángulos horizontales. En la parte de observación se encuentran telescopios, tubos de nivel, dispositivos de lectura, etc.

El teodolito es el principal instrumento de medición de ángulos en los trabajos topográficos. Consta de un telescopio, un dial horizontal, un dial vertical, un nivel, una base, etc. Al medir, coloque el teodolito en un trípode, use una bola vertical o una plomada óptica para alinear el centro del instrumento con la estación terrestre, use un nivel para nivelar el instrumento, use un telescopio para apuntar al objetivo de medición y use un diales horizontales y verticales Determinan los ángulos horizontales y verticales. Según la precisión, se puede dividir en teodolito de precisión y teodolito ordinario; según el equipo de lectura, se puede dividir en teodolito óptico y teodolito vernier, según la estructura del sistema de ejes, se puede dividir en teodolito de remedición y teodolito de vernier; Teodolito direccional. Además, hay teodolitos de esfera codificados que pueden registrar automáticamente lecturas de esfera según orificios codificados; teodolitos de seguimiento automático que pueden apuntar de forma continua y automática a objetivos aéreos y teodolitos láser que utilizan el principio de orientación giroscópica para determinar la orientación de forma rápida e independiente; de puntos terrestres, con teodolito, meridiano Un teodolito multiusos para observación astronómica con tres funciones de instrumento celeste y de instrumento cenital que combina una cámara y un teodolito para fotogrametría terrestre, etc.

Cómo hacer tu propio teodolito

1. Ascensión recta y declinación

En el vasto mar, cuando un velero encuentra peligro y busca primeros auxilios, el Lo primero que se debe hacer es Es necesario informar a los rescatistas la ubicación del barco, es decir, se debe informar a los rescatistas la longitud y latitud del barco. La latitud y la longitud hacen más que simplemente señalar la ubicación de un barco en el océano. Su mayor ventaja es que puede hacer que la ubicación exacta de un objeto sea simple y clara para todos. De manera similar, una vez que se descubre una nueva estrella en el interminable mar de estrellas del cielo nocturno, ¿cómo se hace saber al mundo su posición correcta? ¿Alguna vez has pensado que debería existir un sistema de medición similar a la latitud y longitud para calibrar la posición del planeta y hacer mapas estelares? Los sistemas de medición utilizados por los astrónomos son la ascensión recta y la declinación. Las unidades de declinación son grados y las unidades de ascensión recta son horas y minutos. Puede que no los entendamos muy bien.

Debido a que las estrellas están tan lejos de nosotros que no podemos notar la diferencia entre ellas solo con nuestros ojos, todos estos planetas parecen estar igualmente lejos de nosotros.

Imaginamos que hay una capa esférica suspendida que cubre toda la Tierra. Esta esfera imaginaria se llama esfera celeste, y estas estrellas están fijadas en el interior de la capa esférica. Solo podemos ver la mitad de la esfera a la vez. Debido a la rotación de la Tierra, la esfera celeste parece estar girando constantemente a nuestro alrededor de este a oeste. El polo norte (sur) de la esfera celeste está directamente encima del polo norte (sur) geográfico de la Tierra y del celeste. El ecuador también está directamente encima del ecuador de la Tierra, ascendió al trono en el centro de los dos polos celestes. Al igual que la Tierra, marcamos la esfera celeste con la latitud y la longitud. En astronomía, esto equivale a la latitud (longitud) de la Tierra, lo que se llama declinación (ascensión recta). Desde el polo celeste hasta el ecuador celeste la declinación es de 90°; la ascensión recta es de 24 horas, y 1 hora son 60 minutos, es decir, 1h=60m=15°. Esto se debe a que la esfera terrestre o celeste gira cada hora. Lleva el nombre de 15°.

Este método de determinar la posición de los cuerpos celestes parece bastante complicado, pero tiene muchas ventajas. Por ejemplo, la esfera celeste está en constante rotación, por lo que las posiciones aparentes de las estrellas cambian constantemente, como por ejemplo cruzando el cielo nocturno de este a oeste. Al mismo tiempo, debido a la revolución de la tierra, incluso en el mismo momento. unos días después, las posiciones de las estrellas están ligeramente hacia el oeste o A medida que caminas de norte a sur, las posiciones relativas de las estrellas con respecto al horizonte también cambian; Dado que las posiciones aparentes de las estrellas son tan volubles, es bastante difícil explicar sus posiciones en función de lo que vemos. Sólo podemos explicarlas mediante la ascensión recta y la declinación, porque a cada planeta le corresponde un conjunto de ascensión recta y latitud. Pero dado que las estrellas cambian rápidamente, ¿cómo deberíamos medir su ascensión recta y declinación?

2. Producción de teodolito

El teodolito se utiliza para medir la ascensión recta y la declinación. Es un dispositivo de observación con muchas características de un telescopio astronómico.

Ahora presentaremos un método de teodolito simple. Los materiales requeridos se enumeran en la Tabla 1. El tamaño de cada material es solo como referencia y puede modificarse a su propia discreción, pero la posición relativa de cada parte. debe ser aclarado.

Antes de hacer, eche un vistazo a la Figura 1, Figura 2, Figura 3 y cómo hacerlo:

1. Utilice madera contrachapada de (3/8)" de espesor para cortar Saque dos círculos. El diámetro de la placa debe ser aproximadamente (1/2)" ligeramente más pequeño que el transportador (transportador). Utilice pegamento fuerte para pegar dos transportadores en cada disco. El punto medio del borde inferior del transportador debe estar firmemente pegado al centro del disco. (Ver Figura 2).

2. Fije un disco en D con dos tornillos. La línea que conecta el centro del disco y 90° debe superponerse a la línea central de D. Atornille un tornillo en cada extremo de D. El círculo de tornillos, (tenga en cuenta que no está clavado al lado del disco, ver Figura 2) se puede observar a través de los dos círculos pequeños.

3. Taladre un orificio de (1/4)" en el centro del otro disco. Este orificio debe pasar por A y C al mismo tiempo (consulte la Figura 3) y use un tornillo para pasar a través del perno. OK, ajuste la tensión para que C pueda girar fácilmente.

4. Taladre un agujero desde el centro del transportador unido a D y apriete D y C con clavijas o tornillos de madera. se puede girar, pero no fijar.

5. Recorta tres triángulos con láminas de hierro y fíjalos a C con tornillos o clavos pequeños. Las puntas de los triángulos deben quedar planas contra el transportador. >

6. Conecte A y B con bisagras (ver Figura 1)

7. Taladre un pequeño orificio (3/4)" desde un extremo de G y H, a 1 pulgada de este orificio. Comenzando desde ", a lo largo de la línea central de cada cinta de madera, corte una hendidura delgada de ancho (3/16)" hasta que esté a 1" del otro extremo. Use tornillos para sujetar G y H a los dos lados de A en el orificio pequeño y luego use un taladro de asiento para atornillar G y H al borde de B a través de la hendidura. Esto se usa para ajustar el ángulo en que B se puede superponer.

Ahora se puede usar el teodolito.

3. Uso del teodolito

Coloque el teodolito sobre un soporte, como una silla o una cámara. Se puede usar un trípode, el propósito es sólo para que sea fácil de observar a través del. círculo de tornillo de D. Coloque el teodolito mirando hacia el sur, primero no levante el brazo de mira D (es decir, el medidor de latitud E apunta a cero), ajuste la inclinación de la placa B para que la línea de visión llegue al horizonte a lo largo del brazo de visualización. Fije el tablero B en esta posición. En este momento, el tablero B permanece horizontal. Ahora gire C y D para observar el cuerpo celeste.

Ahora levante la placa A del teodolito hasta el ángulo x, x = 90° - (la latitud del lugar de medición. Por ejemplo, si está midiendo en Taipei, la latitud es de aproximadamente 25°3). ', el ángulo x es igual a 64° 57'; otra forma es apuntar el brazo de la mira hacia Polaris, mantener D en esta dirección y mover la placa A para que la lectura de la tabla de latitud E sea 90°. La placa A forma un ángulo x con B. Por supuesto, puedes pensarlo un poco. Solo piénsalo, puedes usar este método para medir la latitud de tu ubicación. ángulo como este? (Nota 1)

Cuando miras hacia el polo celeste (es decir, hacia la Estrella Polar), el ángulo de elevación es tu latitud. Por lo tanto, cuando la lectura de E es cero, después de levantar la placa A en una x. ​En ángulo, el brazo de observación apuntará al ecuador celeste. ¿Por qué? (Nota 2) El propósito de ajustar el ángulo x es encontrar el ángulo de elevación de las estrellas al plano ecuatorial celeste (es decir, la declinación), sin tener en cuenta los cambios en las posiciones aparentes de las estrellas provocados por las diferentes latitudes del sitio de observación. En este momento, al girar el brazo de observación de oeste a este se dibuja la posición del ecuador celeste.

Para medir la ascensión recta, debes marcar la tabla de longitud F en la unidad de ascensión recta - hora, cada 15° es 1 hora, y las marcas son en sentido antihorario comenzando desde cero.

Ahora mueva el brazo de la mira para observar una estrella conocida en el cielo del sur. Determine la ascensión y declinación rectas de la estrella a partir de mapas estelares, calendarios astronómicos u otras fuentes de estrellas de referencia. Gire la tabla de longitud F para que pueda observar una estrella conocida en el cielo del sur. que el puntero de C apunte al valor de ascensión recta apropiado. En este momento, el medidor de latitud debería apuntar automáticamente al valor de declinación correcto; de lo contrario, el instrumento estará sesgado. Fije F, ahora gire C y D y apunte el brazo de mira a otro planeta. En este momento, puede leer la declinación y la ascensión recta de este planeta desde E y F. La declinación de una estrella al norte del ecuador celeste es positiva y la declinación de una estrella al sur del ecuador celeste es negativa. Es decir, el grado del transportador hacia la abertura del disco E es positivo y el otro es negativo.

Por ejemplo: Spica es visible en el cielo nocturno en abril, mayo y junio. Su ascensión recta (R.A.)=13h23m37s y declinación (D.)=-11°00' 19'', apunta el. brazo visual a Spica En este momento, el medidor de latitud E debería indicar aproximadamente -11°. Ajuste el medidor de longitud F a 13h23m37s. Ahora gire el brazo visual D y mire a Regulus. En este momento, puede leer aproximadamente 12°06' en E y aproximadamente 10h07m en F. Entonces sabemos que R.A.=10h07m y D.=12°06' de Regulus.

Para otro ejemplo, Sirio es visible en el cielo nocturno de invierno.

La A.R. es aproximadamente 6 h 44 m, la D. es aproximadamente -16°40', después de ajustar F a 6 h 44 m, levante la mira. brazo a una declinación de aproximadamente 25°, luego gírelo hacia el oeste hasta que la ascensión recta sea de aproximadamente 3h45m. En este momento, a través del círculo de tornillos en D, se pueden ver las Pléyades.

En las primeras tardes de otoño e invierno, se ve una banda brumosa y brillante cerca de la Gran Plaza de Pegaso, que es la Nebulosa de Andrómeda. Es la única nebulosa espiral que se puede ver claramente a simple vista. . Lo vi, ¿te interesa preguntar por su ubicación aproximada? Es aproximadamente A.R.=0h40m, D.=41°.

La ventaja de utilizar este método para calcular la ascensión recta y la declinación es que no tienes que preocuparte por los factores que provocan cambios en la posición aparente del planeta debido a los diferentes tiempos de observación. ¿Por qué? Debido a que la placa A coincide con el plano ecuatorial celeste luego de ser corregida por el ángulo x, lo que E obtiene es el ángulo de elevación de la estrella a la placa A (es decir, el plano ecuatorial celeste), que es naturalmente la declinación. Además, aunque la esfera celeste gira constantemente, casi todas las estrellas son estrellas extremadamente distantes y sus posiciones relativas no cambian. Conocemos la ascensión recta de una estrella y, en base a esto, podemos determinar naturalmente la distancia entre ellas. ángulo de la estrella y otras estrellas, y encuentre la ascensión recta de otra estrella, de modo que no importa qué latitud, estación u hora observe, no habrá diferencia en la ascensión recta y la declinación de la estrella que encuentre.

Algunas fuentes de estrellas de referencia se enumeran en la Tabla 2.

Los dispositivos necesarios para muchos grandes experimentos suelen ser bastante sencillos, así que no subestimes el teodolito. Es muy probable que algún día lo utilices para calibrar la superficie de un planeta que nunca ha sido descubierto. ¿Por alguien? ¿Ubicación y fama mundial?

El texto original está extraído de "Proyectos y Experimentos" en la página 117 de "Challenge of the Uriverse" publicado por la "National Science Teachers Association" en 1962.

El texto original solo explica el método de producción y no analiza los principios. El traductor ha añadido algunas explicaciones simples de los principios.

Nota 1: Consulte la Figura 4. El panel B apunta al horizonte sur, D apunta al polo norte celeste y el panel A es perpendicular a D. ∠Y es la latitud del lugar de observación. La Estrella Polar está lejos de la tierra, apunta al polo norte celeste. D es paralela a la línea que conecta el Polo Norte con el centro de la tierra. Podemos demostrar fácilmente que ∠Z=∠Y y ∠x+∠Z. =90°, entonces ∠x=90°-∠Z=90°-∠ Y=90°-(latitud del lugar de observación).

Nota 2: Cuando la lectura de E es cero, D es paralelo a A. Como se muestra en la Figura 4, A está en ángulo recto con el polo norte celeste, lo que significa que apunta al ecuador celeste, por lo que D también apunta al ecuador celeste.