stjnt 2006-10-06

一渾儀

The Armillary Sphere

渾儀是中國古代最主要的天文測量工具之一，是一種與渾天說密切相關的天文儀器，由於渾儀的結構是以多個同心圓來模擬天球，所以它的出現不早於落下閎時代（104BC），所以渾儀的出現也不會早於此。《益部耆舊傳》中說落下閎「於地中轉渾天」，這裡的「渾天」應該所指的就是渾儀，而大司農中丞耿壽昌在甘露二年（52BC）「以圓儀度日月行」時所用的「圓儀」無疑也是渾儀。 有紀錄傳世的第一架渾儀直到東晉才出現，這具渾儀是由前趙的史官丞孔挺於光初六年（323AD）製作的，據《隋書‧天文志》的記載，它有兩層結構。外層由一個地平單環、一個赤道單環及一個子午雙環疊套而成。內層由一個直徑八尺的赤經雙環構成，孔挺的設計一直沿用到唐代，中間只有後魏的斛蘭在永興四年（412）製造同種式樣的太史候部鐵儀時在底座上開了一個十字水溝，用來調整儀器的水平。

唐初李淳風上書指出孔挺的設計只有赤道而無黃道，建議重造新儀。貞觀七年（667）製成一架渾天黃道儀，他可以說是奠立了中國渾儀三重結構的形制。北宋是中國古代渾儀制造最多的一個朝代，從至道元年（995）至元佑七年（1092）間一共製造了四架大型渾儀，北宋的天文儀器最後都被金朝掠奪到燕京，有許多被儲存到明代並運往南京，正統四年（1439），明政府仿製前代的儀器鑄造，其中本具儀器就是仿自宋代的渾儀，是以用於測定天體的位置，本儀器原藏於北京，民國二十年（1931）運往南京紫金山天文臺。

二 紀限儀

The Sextant

製造於清康熙十二年（1673），可用以測定六十度以內任一兩顆天體的角距離和日月的角直徑

三 簡儀

The Abridged Armilla

中國渾儀的結構經歷了一個由簡而繁的發展過程，從二重發展成三重，從只有赤道還發展到黃道、白道諸環的添置，每一項改進都標示著人們在天體運動規律認識方面的進步。但在出現這些進步的同時也產生了一些弊端。其一是多環迭套的結構給精密製造帶來了困難，很容易造成各重環中心不重合，因而嚴重影響觀測精度，二是環越多，被遮蔽的天區也就越大，影響對某些天體的觀測，三是儀器結構複雜，難於操作。

北宋的沈括就因唐代僧一行等人的渾儀操作複雜而創制了新型的渾儀，新制渾儀的主要特點是簡化了結構，如取消白道環，縮小某些部件的橫截面積，使之輕便易用，二是透過調整黃道、赤道及地平諸圓的位置，並把它做成扁平圓環，以減少他們對視線的遮檔，元代郭守敬設計製造的簡儀可以說是與沈括簡化渾儀結構的工作相呼應，只是他的簡化更為徹底。

簡儀主要由一架赤道經緯儀和一架地平經緯儀組成，另外底座上還開有水平溝，並裝有一隻正方案，用以校準儀器的水平和朝向，除此之外，赤道經緯儀的北極端還設有一個候極環，用以校正儀器的極軸指向。

簡儀原製造於元至正十三至十六年（1276-1279），與仰儀一起安裝在元太史院的靈臺之上。明正統四年（1439AD）又曾仿製原來的簡儀與仰儀，直到清初仍儲存於北京的觀象臺，但康熙四十五年（1715）傳教士紀裡安（Bernard Kilain Stumpf， 1655-1720）在製造地平經緯儀時將它們當作廢銅而熔融，所幸正統四年的複製品仍存於南京的紫金山上。

四 地平經儀

The Altazimuth

由於明末歷局籌設之時正逢與後金交戰時期，因此在經費上受到很大的限制，在明末所製造的天文儀器多半是木質結構，再包上銅，至清康熙年間，南懷仁主持欽天監，在康熙八至十二年（1669-1673）間，以銅為材料鑄成六件新的天文儀器，此地平經儀即其中一架，它製造於清康熙十二年（1673），系按照歐洲古典儀器的風格設計的，可用以測定天體的方位角。

五 圭表

The Gnomon

明正統二至七年（1437-1442AD）間製造，可以用來測定迴歸年長度和二十四節氣

六 象限儀

The Quadrant

製造於清康熙十二年（1673），可用以測定天體的地平高度或天頂距。

七 赤道經緯儀

The Equatorial Armilla

由南懷仁製造於清康熙十二年（1673）主要用於測定太陽時、天體的赤經差和赤緯。由於南懷仁將許多儀器的功能簡化，因之他的天文儀器彼此可以相互參校，在南懷仁所著的《靈臺儀象志》一書當中就編有黃道、赤道及地平三種座標間的互換表。

八 地平經緯儀

The Azimuth Theodolite

繼南懷仁之後，清政府又相繼製成兩架大型儀器，此為其一，製造於清康熙五十四年 （1715） ，主要用以測定天體的方位角和地平高度。由於地平經儀和象限儀不適合在同一時刻內觀測同一天體，所以才在康熙五十四年 （1715） 製造了將兩者合一的地平經緯儀，用這個儀器可以同時觀測天體的一對地平座標。本儀器由紀裡安所設計製造，基本上是南懷仁地平經儀和地平緯儀的組合。

九 黃道經緯儀

The EclipticnArmilla

製造於清康熙十二年（1673），也是南懷仁所製造，主要用於測定天體的黃經差、黃緯和二十四節氣等。

十 璣衡輔辰儀

The New Armilla

繼南懷仁（Ferdnand Verbiest， 1623-1688）之後，清政府又鑄造了兩架大型儀器，一架是由紀裡安（Bernard Kilain Stumpf， 1655-1720）於康熙五十四年（1715）所製造的地平經緯儀，這基本上是南懷仁的地平經儀和地平緯儀的組合，另一架就是這個璣衡撫辰儀，它的建造是由於乾隆眼見觀象臺上的儀器都為歐式，故而下令製造，它基本上是仿照傳統的渾儀所設計，由戴進賢（Ignace Kogler）等人於清乾隆九年（1744）監製，主要用以測定真太陽時、天體的赤經差和赤緯，此儀營造共耗時十年之久（1744-1754），是清代最後鑄造的一架天文儀器。

十一 天體儀

The Celestial Globe

即天球儀，是南懷仁所設計製造的天文儀器，它製造於清康熙十二年（1673），主要用於測定天體出沒的時間與方位，以及求任何時間天體的地平高度和方位角。當時南懷仁所一起鑄造的六個天文儀器分別為赤道經緯儀、黃道經緯儀、地平經儀、地平緯儀、紀限儀及本儀器。這些儀器系依歐洲古典風格設計，打破傳統渾儀環圈疊套，集中各種座標於一身的繁瑣結構，每架儀器只用於一種座標的觀測，因而簡化了結構，既便於操作也不致於遮擋太多的天區。

照片和詳細資料在：http：//www。campuslife。cn/forum/thread-518-1-1。html

glove手套 2006-10-06

圭表是一種既簡單又重要的測天儀器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至日所在，並進而確定迴歸年長度，此外，透過觀測表影的變化可確定方向和節氣。

很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規律。於是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時辰。後來，發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板製成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石板製成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。

經過長期觀測，古人不僅瞭解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內夏至日的正午，烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。於是，古人就以正午時的表影長度來確定節氣和一年的長度。譬如，連續兩次測得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數，就是一年的時間長度，難怪我國古人早就知道一年等於365天多的數值。

在現存的河南登封觀星臺上，40尺的高臺和128尺長的量天尺也是一個巨大的圭表。

日晷又稱“日規”，是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。通常由銅製的指標和石制的圓盤組成。銅製的指標叫做“晷針”，垂直地穿過圓盤中心，起著圭表中立竿的作用，因此，晷針又叫“表”，石制的圓盤叫做“晷面”，安放在石臺上，呈南高北低，使晷面平行於天赤道面，這樣，姓氳納隙蘇�彌趕蟣碧旒��露蘇�彌趕蚰鹹旒�T陘忻嫻惱�戳矯嬋袒�？2個大格，每個大格代表兩個小時。當太陽光照在日晷上時，晷針的影子就會投向晷面，太陽由東向西移動，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動。於是，移動著的晷針影子好像是現代鐘錶的指標，晷面則是鐘錶的表面，以此來顯示時刻。

由於從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側執行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側執行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。

漏刻是古代的一種計時工具，不僅古代中國用，而且古埃及、古巴比倫等文明古國都使用過。漏是指計時用的漏壺，刻是指劃分一天的時間單位，它透過漏壺的浮箭來計量一晝夜的時刻。最初，人們發現陶器中的水會從裂縫中一滴一滴地漏出來，於是專門製造出一種留有小孔的漏壺，把水注入漏壺內，水便從壺孔中流出來，另外再用一個容器收集漏下來的水，在這個容器內有一根刻有標記的箭桿，相當於現代鐘錶上顯示時刻的鐘面，用一個竹片或木塊託著箭桿浮在水面上，容器蓋的中心開一個小孔，箭桿從蓋孔中穿出，這個容器叫做“箭壺”。隨著箭壺內收集的水逐漸增多，木塊託著箭桿也慢慢地往上浮，古人從蓋孔處看箭桿上的標記，就能知道具體的時刻。漏刻的計時方法可分為兩類：洩水型和受水型。漏刻是一種獨立的計時系統，只借助水的運動。後來古人發現漏壺內的水多時，流水較快，水少時流水就慢，顯然會影響計量時間的精度。於是在漏壺上再加一隻漏壺，水從下面漏壺流出去的同時，上面漏壺的水即源源不斷地補充給下面的漏壺，使下面漏壺內的水均勻地流人箭壺，從而取得比較精確的時刻。

現存於北京故宮博物院的銅壺漏刻是公元1745年製造的，最上面漏壺的水從雕刻精緻的龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個銅人彷彿報著箭桿，箭桿上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據銅人手握箭桿處的標誌來報告時間。

渾儀是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”。

最初，渾儀的結構很簡單，只有三個圓環和一根金屬軸。最外面的那個圓環固定在正南北方向上，叫做“子午環”；中間固定著的圓環平行於地球赤道面，叫做“赤道環”；最裡面的圓環可以繞金屬軸旋轉，叫做“赤經環”；赤經環與金屬軸相交於兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。在赤經環面上裝著一根望筒，可以繞赤經環中心轉動，用望筒對準某顆星星，然後，根據赤道環和赤經環上的刻度來確定該星在天空中的位置。

後來，古人為了便於觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內又添置了幾個圓環，也就是說環內再套環，使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。

天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用於演示天象的儀器。我國古人很早就會製造這種儀器，它可以用來直觀、形象地瞭解日、月、星辰的相互位置和運動規律，可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。北京古觀象臺上安置的天體儀，是我國現存最早的天體儀，制於清康熙年間，重3850公斤。 天體儀的主要組成部分是一個空心銅球，球面上刻有縱橫交錯的網格，用於量度天體的具體位置；球面上凸出的小圓點代表天上的亮星，它們嚴格地按照亮星之間的相互位置標刻。整個銅球可以繞一根金屬軸轉動，轉動一週代表一個晝夜，球面與金屬軸相交於兩點：北天極和南天極。兩個極點的指尖，固定在一個南北正立著的大圓環上，大圓環垂直地嵌入水平大圈的兩個缺口內，下面四根雕有龍頭的立柱支撐著水平大圈，託著整個天體儀。利用渾象，無論是白天還是陰天的夜晚，人們都可以隨時瞭解當時應該出現在天空的星空圖案。

水運儀象臺是宋代蘇頌、韓公廉等人設計製造的一座大型天文儀器，它把觀測天象的渾儀、演示天象的渾象和報時裝置巧妙地結合在一起，是我國古代一項卓越的創造。水運儀象臺高約12米，寬約7米，呈下寬上窄的正方臺形，全部為木建築結構。全臺分為三部分，最上層是一個可以開閉屋頂的木屋，裡面放置一架銅製渾儀，用來觀測天象；中間部分是一間密室，放置渾象，可以隨時演示天象；最為有趣的是下面的報時裝置，在臺的南面可以看到五層木閣，每一層木閣裡都有報時的小木人，他們各司其職，根據不同的時刻，輪流出來報時。它的一套動力裝置“可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先”。

相關資料和圖片可參考：http：//www。nongli。com/Doc/0411/27231139。htm

咖哩囝 2006-10-06

http：//www。nongli。com/Doc/0411/27231139。htm

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