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天文仪器(一)

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       我国古代设计和制造了各种精密而先进的天体测量仪器和装置。测量天体的仪器主要有浑仪、简仪等;表演天象的仪器主要是浑象等;还有集多种功能于一身的水运仪象台。

一、浑仪

浑仪是以“浑天说”为理论基础制造的测量天体的仪器。浑,球也。“浑天说”是中国古代以地球为中心的宇宙理论。浑仪正是按这种理论而设计的,模拟天球,由多个同心圆环组合而成。中国浑仪大约在战国中期至秦汉时期(4-1世纪)出现,早期的浑仪比较简单,经过历代天文学家的不断完善,至唐代贞观七年(633)李淳风设计了一架比较完善的浑天黄道仪。

浑仪在宋代(995-1162年)的百多年中,共制作大型铜浑仪10座,多座单重达2万斤。

二、简仪

由于浑仪的圈环过于复杂,北宋开始浑仪的改革。元代郭守敬加以革新简化,于1276年制成简化的浑仪,称简仪。它包括相互独立的赤道坐标式装置(世界上最早的大赤道仪)和地平坐标装置(与现代的地平经纬仪相似),仪器运转灵活,大大增强了仪器的适应性,简仪在窥管两端安有十字丝,这是望远镜中十字丝的鼻祖;为了减少仪器中环与环之间的摩擦,安装了与近代滚柱轴承相似的小圆柱体,是滚柱轴承的最早利用。简仪的创制,是中国天文仪器制造史上的一大飞跃,是当时世界上的一项先进技术,欧洲直到三百多年之后的1598年才由丹麦天文学家第谷发明与之类似的装置。

现保存在南京紫金山天文台的浑仪是按照李淳风的办法制作的;郭守敬创制的简仪,清康熙五十四年(1715)被传教士纪理安当作废铜熔化处理掉,现保存在南京紫金山天文台的简仪是明代正统二年至七年(1437-1442)间的复制品。清光绪二十六年(1900)八国联军侵入北京时,简仪被法军抢去,运到法国大使馆,过了几年才归还;浑仪被德军抢去运往德国波茨坦,第一次世界大战结束后(1921)才归还中国。1931年“九一八”事变,浑仪和简仪运往南京,193712月南京沦陷,两仪被日本侵略军损坏,新中国成立后修复布展。

三、浑象

它是一种表演天体运行的仪器。它把太阳、月亮、二十八星宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个球面上,能使人不受时间、气候条件的限制,随时观测当时的天象,相当于天球仪。中国的第一架浑象是西汉宣帝甘露二年(52)耿寿昌创制。后来历代都重视浑象的制作,张衡、一行、苏颂等天文学家都进行过设计,现存清代天体仪可算是古代浑象的仿制品。

四、水运浑象和机械日历

东汉张衡(78-139年)以浑象配合漏壶,制造出漏水转动浑象。张衡制成大型浑象,在浑象内部设一套齿轮系统装置,以补偿式漏壶的流水为动力,驱动浑象每日均匀地绕轴旋转一周,使得浑象自动和近似准确演示天体周日活动。不仅如此,浑象还带动一组凸轮轴(当时名瑞轮萱荚)演示一个朔望月中日期的推移,是一个自动机械日历。张衡首创的这一水运浑象,是为后世得到进一步的发展的机械天文钟的先声。

 


【注:以上所有内容皆摘自于《中国机械史·图志卷》】

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