浑仪、长信宫灯

浑仪、长信宫灯
浑仪、长信宫灯

浑仪、长信宫灯
浑仪是中国古代用于测量天体球面坐标的观测仪器.它是由一重重的同心圆环构成,整体看起来就像一个圆球.有资料表明,在公元前４世纪中叶,中国就已经使用浑仪观测天象了,比古希腊约早６０年. 浑仪的最基本构件是四游仪和赤道环.四游仪由窥管和一个双重的圆环组成.窥管是一根中空的管子,类似于近代的天文望远镜,只是没有镜头. 双重圆环叫四游环,也叫赤经环,环面上刻有周天度数,可以绕着极轴旋转,窥管夹在四游环上,可以在双环里滑动.转动四游环,并移动窥管的位置,就可以观测任何的天区.赤道环在四游环外,上亦刻有周天度数,固定在与天球赤道平行的平面上.这样,就可以通过窥管观测到待测量的天区或星座,并得出该天体与北极间的距离,称“去极度”,以及该天体与二十八宿距星的距离,称“入宿度”.去极度和入宿度是表示天体位置的最主要数据. 浑仪的改进和完善,经历了一个由简而繁,而又由繁而简的历程.从汉代到北宋,浑仪的环数不断增加.首先增加的是黄道环,用以观测太阳的位置.接着又增加了地平环和子午环,地平环固定在地平方向,子午环固定在天体的极轴方向.这样,浑仪便形成了二重结构.唐代起,浑仪又发展成三重结构.最外面的一层叫六合仪,由固定在一起的地平环、子午环和外赤道环组成,因东西、南北、上下６个方向叫六合,故名.第二重叫三辰仪,由黄道环、白道环和内赤道环组成,可以绕极轴旋转.其中白道环用以观测月亮的位置.最里层是四游仪.北宋时,又增加有二分环和二至环,即过二分（春分、秋分）点和二至（夏至、冬至）点的赤经环. 多重环结构的浑仪虽是一杰出的创造,在天文学史上也起过重要的作用,但其自身也存在着两大缺陷.一是要把这么多的圆环组装得中心都相重合,十分困难,因而易产生中心差,造成观测的偏差.一是每个环都会遮蔽一定的天区,环数越多,遮蔽的天区也越大,这就妨碍观测,降低使用效率. 为解决这两个缺陷,从北宋起即开始探索浑仪的简化途径.这个浑仪改革的途径由北宋的沈括开辟,元代的郭守敬完成.沈括由两个方面进行改革,一是取消白道环,借助数学方法来推算月亮的位置；一是改变一些环的位置,使遮蔽的天区尽量减少.而郭守敬又取消了黄道环,并把原有的浑仪分为两个独立的仪器,即简仪和立运仪. 简仪由四游仪、赤道环和百刻环组成.赤道环的位置移至旋转轴的南端,这一方式,至今在各国的天文台上安装望远镜时,还广泛地被采用.百刻环的安装是一创新,环上等分成１００刻,分为１２个时辰,每刻又分作３６分. 它固定在赤道环内,既可承托赤道环,又可得到真太阳时的读数.四游仪窥管两端各设有十字线,这是后世望远镜中十字丝的肇始. 立运仪与简仪装于同一底座上,由两个圆环组成.一个是平铺的“经纬环”,代表地平环,环面上刻有方位.一个是“立运双环”,中夹有窥管,可测量天体的地平经度和纬度. 简仪和立运仪的设计和制造,在世界上领先３００多年.近代天文台的赤道装置,测量仪器经纬仪等,都可从中找到其原始形态. 还应该指出的是,中国古代浑仪采用的是赤道坐标系统,比西方采用的黄道坐标系统要先进得多,今天已为各国天文台所广泛采用. 现在,人们还可以在南京紫金山天文台,看到明代正统二年到七年（１４３７～１４４２）间制造的浑仪和简仪. 浑天说是我国古代的一种重要宇宙理论,认为"浑天如鸡子,天体圆如蛋丸,地如鸡中黄",天内充满了水,天靠气支撑着,地则浮在水面上.天的大圆分为365.25度,浑天旋轴两端分别称为南极、北极,赤道垂直于天极,黄道斜交着天的大圆,黄赤道交角为24度. 浑仪正是以此为基础而设计的.我国浑仪的发明大约是在公元前四世纪至 公元前一世纪之间（即战国中期至秦汉时期）.早期的浑仪比较简单,经过历代天文学家的改进,到了唐代,由天文学家李淳风设计了一架比较精密完善的浑天黄道仪.整个仪器分为三层,外层叫六合仪,包括地平圈、子午圈和赤道圈.中层叫三辰仪,是由白道环、黄道环和赤道环构成.里层叫四游仪,包括一个四游环和窥管.现存明制浑仪基本就是这种结构,所不同的是取消了三辰仪中的白道环,而加上了二分环和二至环.由于浑仪的圈环过于复杂,遮掩天区,影响观测,所以元代的天文学家郭守敬将其简化,创制了简仪. 浑仪 “浑仪”是我国古代的一种天文观测仪器.在古代,“浑”字含有圆球的意义.古人认为天是圆的,形状像蛋壳,出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸,地球则是蛋黄,人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置.因此,把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”. 最初,浑仪的结构很简单,只有三个圆环和一根金属轴.最外面的那个圆环固定在正南北方向上,叫做“子午环”；中间固定着的圆环平行于地球赤道面,叫做“赤道环”；最里面的圆环可以绕金属轴旋转,叫做“赤经环”；赤经环与金属轴相交于两点,一点指向北天极,另一点指向南天极.在赤经环面上装着一根望筒,可以绕赤经环中心转动,用望筒对准某颗星星,然后,根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置. 后来,古人为了便于观测太阳、行星和月球等天体,在浑仪内又添置了几个圆环,也就是说环内再套环,使浑仪成为多种用途的天文观测仪器. “浑仪”是我国古代的一种天文观测仪器.在古代,“浑”字含有圆球的意义.古人认为天是圆的,形状像蛋壳,出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸,地球则是蛋黄,人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置.因此,把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”. 最初,浑仪的结构很简单,只有三个圆环和一根金属轴.最外面的那个圆环固定在正南北方向上,叫做“子午环”；中间固定着的圆环平行于地球赤道面,叫做“赤道环”；最里面的圆环可以绕金属轴旋转,叫做“赤经环”；赤经环与金属轴相交于两点,一点指向北天极,另一点指向南天极.在赤经环面上装着一根望筒,可以绕赤经环中心转动,用望筒对准某颗星星,然后,根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置. 后来,古人为了便于观测太阳、行星和月球等天体,在浑仪内又添置了几个圆环,也就是说环内再套环,使浑仪成为多种用途的天文观测仪器.浑仪是现代天文观测仪器的始祖.