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天文仪器(二)

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五、水运仪象台

水运仪象台是以水为动力运转的天文钟。“仪”就是浑仪,“象”就是浑象,巧妙地将浑仪与水运浑象组合成一个整体,融漏壶、浑象、浑仪及报时机械于一体,集测时、守时、报时等功能于一仪,是一种大型综合性仪器,是天文仪器的一大发展。也是古代天文仪器和机械制造达到的一个高峰,至少领先下世界五六个世纪,成为中华民族的骄傲。

苏颂和韩公廉等于北宋元祐元年(1086)开始设计。到元祐七年全部完成。台高约12米,宽约7米;最上层设置浑仪且有可开闭的屋顶,这完全是现代天文台望远镜观测室活动屋顶的始祖。中层放置浑象,由机轮带动,使浑仪与浑象的转动与天体运动保持同步运转,是近代望远镜随天球同步运转的转仪钟的先驱;下层是报时系统,最为复杂(分为五个小层,首层朝南有门。第一小层有名为“正衡钟鼓楼”,分别有红衣、紫衣和绿衣木人报每个时辰的时初、时正和时刻;第二小层设24个司辰木人,报时初与时正;第三小层有24个木人报时初与时刻)


郭守敬简仪(明代复制)  它突破了浑仪环圈交错不便观测的缺点,将环组分别架立,装置简便,而效用更广。现置放于南京紫金山天文馆。

 


明代浑仪  明正统二年至七年(1437-1442年)制造。通高2.45m,装置有六合仪、三长仪、四游仪,用以观测全天恒星的入宿、去极度和日、月、五星的运行,是中国传统的天文仪器。原置北京观星台,1900年被德国掠置波茨坦宫前,至1921年才归还,1935年迁至南京紫金山天文台。

 


汉代铜漏壶  计时器具。大约出现在西周或稍晚些时候,以漏壶与浑象配合制造出水运浑象。圆筒形,下有三足,通高32.3cm,口径10.6cm,壶身近底处有一小流管,管长3.8cm,管口孔径0.25cm。壶盖上有方形提梁,壶盖与提梁上有正相对的长方形小孔各一,用以安插刻有时辰的沉箭。陕西兴平县茂陵附近西汉空心砖墓出土,陕西兴平县茂陵文物保管所藏。

 

北宋苏颂主持制成的木构水运仪象台,能用多种形式表现天体的运行。它由水力驱动,其中有一套擒纵机构。水运仪象台代表了当时机械制造的先进水平,是当时世界上先进的天文钟。

这三部分用一套传动装置和一组机轮连接起来,用漏壶水冲动机枪轮,带动浑仪、浑象、报时装置一起转动。可通过控制匀速流动的水来调节枢轮向某一方向等时转动,使浑仪和浑象的转动与天体运动保持同步。在报时装置中巧妙地利用了160多个小木人和钟、鼓、铃、钲四种乐器,不仅可以显示时刻,还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。水运仪象台的机械传动装置,开始了现代钟表状擒纵器的先声,英国李约瑟认为“很可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。水运仪象台体现了中国古代天文仪器制作的高水平,尤其重要的是它体现出当时中国机械工程技术水平的卓越成就。

水运仪象台在1127年金兵攻陷汴梁叫被破坏。南宋时期,秦桧曾派人寻找苏颂后人并访求苏颂遗书,还请教过朱熹,想把水运仪象台恢复起来,结果始终没有成功。近年,科技部曾拨款某高校研究恢复水运仪象台的课题,尚未见到完成实物的报道。

 


【注:以上所有内容摘自于《中国机械史·图志卷》图片来源:《中国机械史·图志卷》及百度图片 】

 

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