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2017年12月19日 星期二

丁酉(鸡)年十一月初二

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  “浑”字在古代有圆球的意思。汉代张衡说过:“立圆为浑”。浑仪是由许多同心圆环组成的一种仪器,总起来看好象包在一个圆球里。浑象则是一个真正的圆球。浑仪和浑象又是反映浑天说的仪器,因而在早期常常统称为浑天仪。
  浑仪
 浑仪中有窥管,是一种观测仪器,其主要用途是测定昏、旦和夜半中星以及天体的赤道坐标,有时也能测黄道经度和地平坐标。唐代天文学家李淳风设计制造的浑仪,其结构分为外、中、内三层(重)。外层称为六合仪,由子午环(天经双规)、地平环(金浑纬规)和赤道环(天常环)交结成固定的框架。中层称为三辰仪,由璇玑环、赤道环、黄道环和白道环等构成。各环间的相对位置是固定的,但其整体可绕仪器的极轴东西旋转。内层叫四游仪,由极轴、赤经双环和窥管(也称望管)等构成。平行的赤经双环夹着窥管也绕极轴旋转。窥管还可以自由地在双环内转动,因此能指向天空的任何一点。唐以后所制造的浑仪,原理和基本结构都与李淳风浑仪相似,只是把规环或其他零件、部件增减一些罢了。
  浑仪已有悠久的历史。何时发明,目前尚难断定。西汉天文学家落下闳曾造过圆仪。耿寿昌用圆仪测定日、月的视运动。东汉贾逵在圆仪上加黄道环,改称黄道铜仪,用以测定二十八宿的黄道经度等。一直到南北朝的张子信还在使用圆仪来观测日、月、五星的视运动。而后来出版的史书中往往说落下闳造浑仪,张子信用浑仪,可见圆仪和浑仪两种仪器名称虽异而功用实同。早期的浑仪构造如何,史无记载。有确切记载的是东晋时孔挺所造的浑仪。这架浑仪就是六合仪和四游仪合起来的两重铜浑仪,因为这是测量天体赤道坐标所需的最简单的结构,可以推断早期各家的浑仪相去也不会太远。后来因为要直接测量太阳在黄道上的运动,必须增加黄道环;要直接测量月亮在白道上的运动,又必须增加白道环。又因为天球的周日转动,二十八宿和黄道、白道等在天穹上的位置不断变化,为了适应这种变化就必须使黄道环、白道环和赤道环都能随天球转动方向转动,就有三辰仪的产生。这些都在李淳风的浑仪中得到实现。可是,随着浑仪环数的增加,所遮蔽的天区也越来越多。由于唐、宋以来数学的发展,人们已能比较精确地掌握赤道、黄道和白道三种坐标系统的互换,因此,北宋沈括首先去掉三辰仪中的白道环,开始了浑仪的简化过程。到郭守敬时发生了质的飞跃,创造出历史上有名的简仪。明清时代还曾仿制或新制一些浑仪,但已是余波,创新之处不多。
  对于浑仪,中国古代还注意到它的安装位置的校正问题。北魏明元帝永兴四年(公元 412年)造的太史侯部铁仪(或称灵台铁仪)有个十字底座。底座上开有水沟,以校正底座平准。北宋皇祐三年(公元1051年)于渊、周琮等造的皇祐新浑仪中,在六合仪的地平环上也开了水沟。大约在唐代以前人们就知道从浑仪极轴两端的圆孔观测拱极星的周日运动来校正仪器极轴的方向。北宋沈括把这个方法发展到很成熟的地步。因此,后来郭守敬在简仪中创造了专门的候极仪装置。(见彩图)

  浑象 属于表演性的仪器,在一个大球上刻画或镶嵌有星宿、赤道、黄道、恒隐圈、恒显圈等,和现代的天球仪相似。浑象可能是西汉人耿寿昌发明的。东汉张衡的浑象是他设计的漏水转浑天仪的核心部分。
  张衡以后,中国天文学家多次制造过浑象,而且多数和水力机械联系在一起(古代也称为水运浑天,今通称水运浑象),以取得和天球周日转动同步的效果,其中有名的制造者有三国时陆绩、王蕃,南北朝时钱乐之等。钱乐之于南朝宋文帝元嘉十七年(公元440年),制造的小浑象周6尺6寸,有二十八宿、中外星官,以白青黄三色珠为星,以区别甘氏、石氏、巫咸氏星官,黄道上还有日、月、五星。到唐代,一行梁令瓒把日、月缀于二轮上,可绕浑象运行,并且又和自动报时装置结合起来,开创了中国独特的天文钟传统。到郭守敬,才把报时装置和水运浑象分离开来。现存最古的浑象为清初南怀仁所作,称为天体仪,置于北京古观象台
  三国时吴国天文学家葛衡曾经改造浑象。他把围在浑象天球之外代表地的机构移入天球中,天球转动时地仍不动。为了能看到天球中的地,必须把天球挖去多块。这种仪器古代称之为浑天象,后来就发展成为假天仪。假天仪是人们进入天球里面抬头向上看的,犹如现今天文馆的天象厅。中国第一架假天仪是北宋时苏颂韩公廉等人制造的。他们在竹架纸糊的天球上“因星凿窍”,外面点上灯,人在里面看窍眼如同星星一样。元代郭守敬所造玲珑仪,也是一架假天仪。可惜这些仪器都已散失了。

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更新时间 : 2009-01-14

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