רבע

רבע הוא, בצורתו הפשוטה ביותר, רבע-מעגל של עץ או מתכת המסומן במעלות מ-0 עד 90. מכוונים לעצם שמימי לאורך אחת הצלעות, משקולת אנך או מחוג מציינים את הזווית, וקוראים את הגובה מעל האופק מן הקשת המדורגת. העיקרון הוא גיאומטריה טהורה: הזווית הנמדדת בעין הצופה בין האופק ובין העצם היא הגובה, ורבע-מעגל הוא בדיוק התחום הדרוש כדי לכסות את הכל מן האופק (0°) עד הזניט (90°).

כמה סוגים מובחנים התפתחו לאורך המאות. הרבע הנייד הפשוט ביותר היה מכשיר יד קטן — דיסקת רבע מעץ או פליז עם משקולת אנך התלויה מן הקדקוד ושני חורי כיוון (פינולי) לאורך אחת הצלעות הישרות. הצופה כיוון לכוכב דרך הפינולי וקרא היכן חצה קו האנך את הקשת. אלה היו זולים, נישאים בקלות, ומדויקים לאולי חצי מעלה — מספיק לניווט בסיסי ולשמירת זמן.

הרבע הקירי היה מכשיר הדיוק של האסטרונומיה הטרום-טלסקופית. מוצב באופן קבוע על קיר המיושר בדיוק בציר צפון-דרום (מרידיאן מקומי), הוא יכול היה להיבנות בגדלים גדולים מאוד — לרבע של טיכו ברהה היה רדיוס של כשני מטרים. גודל חשוב משום שהמרווח הזוויתי בין סימני המעלות גדל עם הרדיוס, מה שמאפשר תתי-חלוקות דקות יותר. טרנסוורסלים — קווים אלכסוניים המחברים סימנים בקשתות קונצנטריות סמוכות — איפשרו קריאות של שברים של דקת קשת מבלי שהמכשיר עצמו יהיה גדול באופן בלתי אפשרי.

הרבע השעתי היה וריאנט מיוחד שנועד לקריאת הזמן מגובה השמש. פניו היו חקוקים עם קווי שעה שחושבו לקו רוחב מסוים. על ידי מדידת גובה השמש וקריאת החיתוך עם עקומת התאריך הנכונה, משתמש יכול היה לקבוע את שעת היום ללא חישוב כלשהו — אפקטיבית מחשב אנלוגי לשמירת זמן סולרית.

לפני הטלסקופ, הרבע היה האופן שבו אסטרונומים הפכו את שמי הלילה למספרים. ככל שהמכשיר היה גדול יותר, כך הוא היה יכול להבחין בזוויות דקות יותר. דיוק הנתונים היה תלוי כולו באיכות הדירוג, בקשיחות המסגרת, ביישור קצה הכיוון, ובסבלנותו של הצופה. לא הייתה הגדלה אופטית — הגבול המוחלט היה כושר ההבחנה של העין האנושית, כדקת קשת אחת בתנאים אידיאליים.

רבעים מתחקים לעת העתיקה — תלמי מתאר את השימוש במכשירים מדורגים למדידת גובה שמימי ב-Almagest (בערך 150 לספירה), וכלים דומים היו בשימוש באסטרונומיה הבבלית מאות שנים קודם לכן. אסטרונומים מוסלמים מימי הביניים עידנו את התכנון באופן משמעותי. אל-ח'ואריזמי וחוקרים מאוחרים יותר פיתחו את רבע הסינוס (רוּבְּע אל-מֻג'יַב), שנשא רשתות טריגונומטריות על פניו ויכול היה לפתור בעיות באסטרונומיה ספרית על ידי מניפולציה מכנית ולא על ידי חישוב.

שיא הרבע לעין בלתי מזוינת הגיע עם טיכו ברהה באורניבורג באי הוון (1576–1597). הרבע הקירי הגדול של טיכו, שנבנה בתוך מבנה המצפה שלו, היה בעל קשת פליז של כ-1.9 מטרים רדיוס, מדורגת עם טרנסוורסלים לדקות קשת בודדות. הוא בדק כל תצפית כנגד מכשירים מרובים ויישם תיקונים שיטתיים עבור רפרקציה אטמוספירית — מנהג הקדים בהרבה את בני דורו. קטלוג הכוכבים וטבלאות כוכבי הלכת שהתקבלו, ובעיקר התצפיות יוצאות הדופן של מאדים, היו חומר הגלם שממנו חילץ קפלר את שלושת חוקיו לתנועת כוכבי הלכת. ללא הרבע של טיכו, לא היה החוק הראשון.

לאחר המצאת הטלסקופ (1608) והתאמתו למכשירים מדורגים, התפתח הרבע לרבע הטלסקופי ובסופו של דבר למכשיר המעבר ולמעגל הקירי. הסקסטנט — שישית מעגל ולא רבע, המצויד במראות למדידה בהחזרה כפולה — החליף את הרבע בניווט ימי באמצע המאה השמונה-עשרה. אך במשך שני אלפי שנים לפני כן, הרבע היה הכלי הראשי למדידת הגיאומטריה של השמיים.