¿Cómo se inventó el teodolito? ¿Cómo usarlo?
El teodolito consta de un telescopio, un dial horizontal, un dial vertical, un nivel y una base. Al medir, coloque el teodolito en un trípode, use una bola vertical o un colimador óptico 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 el dial de nivel y dial vertical para medir el ángulo horizontal y el ángulo vertical. 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 eje, se puede dividir en teodolito de remedición y direccional; teodolito. Además, hay un teodolito de esfera codificada, que puede registrar automáticamente la lectura de la esfera de acuerdo con la perforación codificada; un teodolito de seguimiento automático que puede apuntar de forma continua y automática a objetivos aéreos, un teodolito giroscópico y un teodolito láser que puede determinar de forma rápida e independiente; la orientación de puntos terrestres utilizando el principio de orientación giroscópica; un teodolito, es un teodolito de observación astronómica multiuso con tres funciones de meridiano y teodolito fotográfico, que combina una cámara y un teodolito para fotogrametría terrestre, etc. La invención original 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. La triangulación, el primer método utilizado para dibujar mapas, se basa en observaciones de dos puntos conocidos para encontrar la ubicación de un tercer punto en la distancia. Sin embargo, debido a la falta de instrumentos adecuados y métodos de medición de ángulos limitados, la precisión no es alta, por lo que el mapa topográfico dibujado no es alto. 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 en diversas mediciones de ingeniería. El teodolito consta de tres partes: base, escala (escala horizontal y escala vertical) y parte de mira. La base se utiliza para soportar todo el instrumento. El dial horizontal se utiliza para medir ángulos horizontales. La parte de mira incluye telescopio, tubo de nivel, lector, etc.
Uso del teodolito
Apoye el teodolito sobre un soporte, como una silla o un trípode de cámara, de modo que la línea de visión sea fácil de observar a través del anillo roscado de d. Coloque el teodolito mirando al sur. Primero, no levante el brazo de mira D (es decir, la tabla de latitud E apunta a cero). Ajuste la inclinación del tablero B para que la línea de visión se pueda ver a lo largo del brazo de visualización hasta el horizonte. Fije el tablero B en esta posición, luego mantenga el tablero B horizontal. Ahora gire C y D para observar el cuerpo celeste, y luego E representa la altura del cuerpo celeste.
Ahora levante la placa del teodolito hasta un ángulo X, donde X = 90 - (la latitud del lugar de medición). Por ejemplo, cuando se mide en Taipei, la latitud es de aproximadamente 25° 3' y el ángulo de 90. En este momento, el tablero A y el tablero b forman un ángulo X. Por supuesto, si lo piensas por un momento, sabrás que puedes usar este método para medir la latitud de tu ubicación. ¿Por qué el ángulo entre A y B es X? (Nota 1)
Cuando miras al polo celeste (es decir, a la Estrella Polar), el ángulo de elevación es tu latitud, así que cuando la lectura E sea cero, levanta la placa A hacia la ángulo X y el brazo visor apuntará hacia el ecuador celeste. ¿Por qué? (Nota 2) El propósito de ajustar el ángulo X es encontrar el ángulo de elevación (es decir, declinación) de la estrella con respecto al plano ecuatorial celeste, sin tener en cuenta los cambios en la posición aparente de la estrella causados por las diferentes latitudes del punto de observación. En este punto, la posición ecuatorial de la esfera celeste se traza girando el brazo de visión de oeste a este.
Para medir la ascensión recta, la tabla de longitud F debe estar marcada en la unidad de ascensión recta hora, y cuando el intervalo de 15 es 1, la marca es en sentido antihorario comenzando desde cero.
Ahora mueva el brazo de visualización para observar una estrella conocida en el cielo del sur. Determine la ascensión recta y la declinación de la estrella a partir de un mapa estelar, almanaque u otra fuente de referencia. Gire la tabla de longitud F para que C. El puntero señala el valor de ascensión recta apropiado. En este momento, el medidor de latitud debería indicar automáticamente el valor de declinación correcto; de lo contrario, el instrumento estará sesgado. Corrija F, ahora gire C y D para apuntar el brazo apuntador a otro planeta.
En este momento, podemos leer la declinación y la declinación del planeta desde E y F. La declinación de las estrellas al norte del ecuador celeste es positiva y la declinación de las estrellas al sur del ecuador celeste es negativa, es decir, la apertura en el disco E El transportador en es positivo y el otro es negativo.
Por ejemplo, Spica se puede ver en el cielo nocturno en abril, mayo y junio. Su declinación (R.A.)=13h23m37s, declinación (D.) =-11 00' 19. Ahora gira el brazo de observación D y mira a Regulus. En este momento podemos leer 12 06' en E y 10h07m en F, por lo que sabemos que la A.R. de Regulus=10h07m, D.=12 06.
Otro ejemplo, Sirio se puede ver en el cielo nocturno de invierno.
R.A es aproximadamente 6h44m, d es aproximadamente -16 40’. Después de ajustar F a 6h44m, levante el brazo de la mira con una declinación de 25° y luego gírelo hacia el oeste hasta la posición de declinación de 3h45m. En este momento, puedes ver las Pléyades a través del anillo espiral en d.
En las noches de principios de otoño e invierno, se puede ver una banda de luz brillante y brumosa cerca de la plaza Pegaso. Se trata de Andrómeda, la única nebulosa espiral claramente visible a simple vista. ¿Estás interesado en conocer su ubicación aproximada? Aproximadamente R.A.=0h40m, d.=41.
La ventaja de utilizar este método para encontrar la ascensión recta y la declinación es que no tienes que preocuparte por los cambios en la posición aparente del planeta debido a los diferentes tiempos de observación. ¿Por qué? Debido a que el disco A coincide con el plano ecuatorial celeste después de ser corregido por el ángulo X, E obtiene el ángulo de elevación de la estrella con respecto al disco A (el plano ecuatorial celeste), que es naturalmente la declinación. Aunque la esfera celeste gira constantemente, todas las estrellas casi siempre son estrellas distantes y sus posiciones relativas permanecen sin cambios. Conocemos la declinación de una estrella. En base a esto, podemos calcular naturalmente la declinación de otra estrella a partir del ángulo entre esta estrella y otras estrellas. Así que no importa qué latitud, qué estación y a qué hora observes, no lo harás. obtenga una declinación o número de declinación diferente para la estrella.
La Tabla 2 enumera algunas fuentes de estrellas de referencia.
Para muchos grandes experimentos, el equipo necesario suele ser bastante sencillo. No subestimes el teodolito. Es muy probable que algún día seas famoso por usarlo para localizar un planeta que nunca antes se había descubierto.
El texto original está extraído de "El desafío del verso de Uri" en "Proyectos y experimentos" en la página 117, publicado por la Asociación Nacional de Profesores de Ciencias en 1962.
El artículo original solo explica el método de producción y no analiza el principio. El traductor dio algunas explicaciones sencillas de este principio.
Nota 1: Como se muestra en la Figura 4, el panel B apunta al horizonte sur, el panel D apunta al polo norte celeste y el panel A es perpendicular a él. ∠Y es la latitud del lugar de observación. Debido a que Polaris está tan lejos de la Tierra, apunta hacia el Polo Norte de la esfera celeste, paralela a la línea recta que une el Polo Norte con el centro de la Tierra. Podemos demostrar fácilmente que ∠Z=∠Y y ∠X.
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, es decir, apunta al ecuador celeste. , entonces D también apunta al ecuador celeste.