اسطرلاب یک ابزار اندازه‌گیری مهم و شگفت‌انگیز در علم نجوم و اخترشناسی است. تاریخچه‌ی استفاده از این دستگاه به دوره شکوفایی اسلام و قرون وسطا در اروپا بازمی‌گردد. در بسیاری از رصدخانه‌های عظیم و حتی تعدادی از مردمان عادی از اسطرلاب برای بررسی وضعیت مکانی ماه، خورشید و اجرام آسمانی استفاده کردند. این دستگاه علاوه بر ستاره‌شناسی برای انجام محاسبات ریاضی هم کاربرد داشت.
از زمان پیدایش اسطرلاب دانشمندان مسلمان تغییراتی را در ساختار این دستگاه به وجود آوردند تا بتوانند کارایی آن را بهبود بخشند. ابوریحان بیرونی، یکی از علمای شناخته‌شده سرزمین‌های اسلامی هم اثری به نام اسطرلاب را خلق کرده که در آن با استفاده از علم ریاضیات روشی برای اندازه‌گیری شعاع زمین ارائه کرده‌است. برای آشنایی بیشتر با تاریخچه و کاربردهای اسرطلاب که در کتاب علوم پایه نهم توضیحاتی درباره آن نوشته شده، با مطلب پیش رو همراه شوید.
اسطرلاب چیست؟
اسطرلاب یک واژه یونانی بوده که در بعضی منابع فارسی برای آن نام جام جم را برگزیده‌اند. دستگاهی بسیار مهم در علم نجوم و ستاره‌شناسی که در قرن ششم اختراع شده‌است. با استفاده از اسطرلاب می‌توان حرکات خورشید، ماه و ستاره‌ها را بررسی و از آن در طالع‌بینی هم استفاده نمود. با گذشت زمان در میانه‌ی قرن پانزدهم، دریانوردان و ناوبری نجومی (ناوبری با استفاده از صور فلکی) هم در سفرهای دریایی از این دستگاه برای جهت‌یابی استفاده کردند.
در گذشته، با وجود اهمیت فراوان این وسیله برخی از رهبران و حاکمان مذهبی با آن مخالف بودند، با این حال دانشمندان و علمای زمان اسلام همواره در تلاش برای بهبود عملکرد و ساختار اسطرلاب بودند. چراکه نه تنها برای بررسی وضعیت آسمان‌ها بلکه در انجام امور پزشکی و برخی از فعالیت‌های سیاسی هم از این دستگاه استفاده می‌شد.
اسطرلاب‌ها انواع گوناگونی دارند. یکی از انواع اسطرلاب، اسطرلاب دریایی بوده که جایگزین مناسبی برای دستگاه زاویه‌یاب بود. اسطرلاب جهان‌نمای معمولی یکی از رایج‌ترین انواع این دستگاه بود که در قرون وسطا توسط منجمان استفاده می‌شد. دستگاهی از جنس آهن یا برنج که قدرت اندازه‌گیری ۸ تا ۴۶ سانتی‌متر (۳ تا ۱۸ اینچ) را داشت.
طراحی اسطرلاب
اسطرلاب که عموما ظاهری دایره‌ای شکل دارد، برای ساخت آن از موادی همچون برنج، آهن، برنز و فولاد استفاده می‌شد. بر روی این وسیله نقش‌‌ونگارهای گوناگون به همراه احادیثی از قرآن و نوشته‌های عربی با خطوطی زیبا طراحی شده‌است. بر روی این دستگاه چندین دایره در اندازه‌های گوناگونی قرار گرفته‌است. کمیت و مقادیری عمدتا به زبان یونانی با دقت و ظرافت بسیاری درج شده‌است. تمامی این دایره‌‌ها حول یک نقطه کانونی حرکت می‌کنند.
اسطرلاب از چه اجزایی تشکیل شده‌است؟
اسطرلاب از قطعات مختلفی تشکیل شده که با ظرافت و دقت بسیاری در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. به طور کلی این دستگاه دارای یک صفحه پایه (سخت شامه) شامل شبکه‌ای از خطوط نشان‌دهنده مختصات آسمانی و یک صفحه با الگوی باز (صفحه اسطرلاب) که شامل نقشه ستاره‌ها بوده و بر روی یک پین مرکزی متناظر با قطب شمالی آسمان قرار گرفته است. همچنین دارای یک گونیا دقیق (دستگاه تعیین سمت) بوده که برای مشاهده وضعیت اجسام در آسمان، نقشه‌برداری، تعیین مساحت اجسام و تخمین ارتفاع کوه‌ها قابل استفاده بوده است. در ادامه اجزای اسطرلاب را به تفکیک بررسی می‌کنیم:
حلقه: قطعه‌ای که برای آویزان کردن بدنه اسطرلاب از آن استفاده می‌شود.
اُم: صفحه اصلی اسطرلاب که قابلیت چرخش نداشته و سایر دایره‌های این دستگاه بر روی آن قرار می‌گیرند.
حجره: صفحه‌های قابل حرکتی مانند عنکبوت بر روی آن قرار می‌گیرند.
عنکبوت: صفحه‌ای با ظاهری مشبک دارای دو دایره بر روی هم بوده که به خوبی می‌تواند موقعیت‌های جغرافیایی و نجومی را نشان دهد. دایره بزرگ‌تر نشان‌دهنده مدار راس‌الجدی و دایره کوچک مکان منطقه‌البروج را نشان می‌دهد.
صفایح: صفحه‌های موجود در اسطرلاب را می‌گویند که یک نقطه مرکزی دارند و با صفحه حجره متصل می‌شوند. هر کدام از این صفحه‌ها پارامترهای گوناگونی مانند مدار راس‌السرطان، راس‌الجدی و راس‌الحمل را نشان می‌دهند.
عروه: دایره‌ای فلزی که باعث حرکت آسان و دقیق بخش‌های مختلف اسطرلاب می‌شود.
کرسی: قطعه‌ای که باعث اتصال عروه بر روی ساختمان اسطرلاب می‌شود.
عِضاده: یک قطعه‌ای شبیه به خط‌کش، دارای یک نقطه کانونی بوده که معمولا در پشت اسطرلاب قرار گرفته و مانند بازوی این دستگاه است.
فرس: قطعه‌ای که باعث اتصال صفحات، عنکبوت و عضاده می‌شود.
محور: میله‌ای است که انتهای آن در مقایسه با ابتدای آن، پهن‌تر است. در قسمت ابتدایی محور یک سوراخی قرار گرفته که به آن اسبک گفته می‌شود.
کاربردهای اسطرلاب
در سده دهم «عبدالرحمان عمر آل صوفی» رساله‌ای در ۳۸۶ بخش درباره کاربردهای متنوع اسطرلاب نوشت. دستگاهی که به خوبی می‌توانست بسیاری از مسائل علم نجوم که نیازمند دانش پیچیده ریاضی بود را به آسانی حل کند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای اسطرلاب بررسی چگونگی حرکت و مکان خورشید، ماه و ستاره‌ها در آسمان است. این دستگاه می‌تواند زمان کسوف و خسوف، زمان طلوع و غروب اجرام آسمانی، مدار راس‌السرطان، راس‌الحمل و مدار راس‌الجدی را به صورت دقیق نشان دهد.
این دستگاه به خوبی می‌توانست آنچه در آسمان در حال رخ دادن است را برای منجمان و علمای این حوزه نمایان کند. آنچه امروزه با استفاده از انواع تلسکوپ‌ها و دستگاه‌های پیشرفته برای بررسی فاصله‌ی اجرام آسمانی با یکدیگر و مکان قرارگیری آن‌ها انجام می‌شود، در گذشته تنها با یک دستگاه اسطرلاب و با دقتی بسیار بالا انجام می‌شد. در گذشته این دستگاه به عنوان یک تقویم، قطب‌نما، قبله‌نما و ساعت هم کاربرد داشت.
از سوی دیگر در گذشته با استفاده از علم ستاره‌شناسی و به کمک این دستگاه برای طالع‌بینی و پیش‌بینی حوادث پیش رو هم استفاده می‌شد.
یکی دیگر از کاربردهای مهم اسطرلاب اندازه‌گیری، انجام محاسبات ریاضی و کارهای مرتبط با نقشه‌برداری ساختمان‌ها است.
ویژگی که باعث برتری این دستگاه از سایر دستگاه‌های مشابه می‌شد، استفاده‌ی آسان بدون نیاز به دانستن فرمول‌ها و دانش تخصصی ریاضی بود. اندازه‌گیری ارتفاع کوه‌ها، پهنای رودخانه‌ها، ابعاد زمین و اندازه‌های ساختمانی از دیگر کاربردهای این ابزار شگفت‌انگیز بود.
نمونه‌هایی از اسطرلاب‌های ساخته شده در طول تاریخ
جمع‌بندی
اسطرلاب یک ابزار جذاب و شگفت‌انگیز در دنیای نجوم و اخترشناسی است. وسیله‌ای که کاربردهای فراوانی داشته و برای انجام محاسبات ریاضی، موقعیت‌یابی ستارگان و اجرام آسمانی، اندازه‌گیری ارتفاع کوه‌ها و پهنای رودخانه‌ها، تعیین جهت مشرق و مغرب استفاده می‌شود. اسطرلاب به عنوان یک نماد ستاره‌شناسی در هنرهای اسلامی بوده که در فرهنگ ایرانی آن را با نام جام جم هم می‌شناسند.