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揭开古代天文仪器神秘面纱:简仪(图)

品牌专栏中国仪表网2009年01月15日 13:36人气:1149

编者话: 中国的谚语说:「工欲善其事,必先利其器」,就是说一个做工的人要想把工作做得又快又好,必先让他使用的工具变得锋利。天文仪器是天文学发展的基础,因此中国古代的天文学家在这一方面花了不少功夫。中国仪表展览网www.ybzhan.cn将推出专题介绍这些古代天文仪器,缅怀为仪器仪表行业做出过非凡贡献的先祖。

这些仪器因其种类繁多、制作精良、构思精巧以种类繁多来说,中国古代天文仪器有测量用的表、浑仪、简仪和仰仪等;有计时用的漏刻、日晷、更香;有演示天象用的浑象、假天仪等;还有集测量、演示、计时于一身的综合仪器,如水运仪象台。

这些仪器多为皇家天文台建造,因此在制作上精益求精,从用料上、制造工艺上、甚至在装饰上,古人都在追求尽善尽美。浑仪、简仪不仅是举世闻名的科学仪器,也是精美绝伦的工艺品。两种仪器支撑架上铸造的云龙图样,气势恢弘、栩栩如生。燕肃莲花漏仿造莲花的形态,把艺术装饰和科学用途完美地结合在一起,设计精巧而绝妙。、用途广泛、装饰美观、规模宏大,在世界天文仪器发展史上占有很重要的地位。


  简仪是我国古代的一种天文观测仪器,它与浑仪一样用于测量天体的位置。但是,浑仪的结构比较繁杂,观测时经常发生环与环相互阻挡视线的现象,使用极不方便。元朝天文学家郭守敬将浑仪化为两个独立的观测装置,安装在一个底座上,每个装置都十分简单实用,而且除北极星附近以外,整个天空一览无余。因此,古人称这种装置为“简仪”。

  简仪的主要装置是由两个互相垂直的大圆环组成,其中的一个环面平行于地球赤道面,叫做“赤道环”;另一个是直立在赤道环中心的双环,能绕一根金属轴转动,叫做“赤经双环”。双环中间夹着一根装有十字丝装置的窥管,相当于单镜筒望远镜,能绕赤经双环的中心转动。观测时,将窥管对准某颗待测星,然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星星的位置值。有两个支架托着正南北方向的金属轴,支撑着整个观测装置,使这个装置保持着北高南低的形状。这是我国首先发明的赤道装置,要比欧洲人使用赤道装置早500年左右。

  元代天文学家郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器。因将结构繁复的唐宋浑仪加以革新简化而成,故称简仪。它包括相互独立的赤道装置和地平装置,以地球环绕太阳公转一周的时间 365.25日分度。简仪的赤道装置用于测量天体的去极度和入宿度(赤道坐标),与现代望远镜中广泛应用的天图式赤道装置的基本结构相同。它由北高南低两个支架,托着正南北方向的极轴,围绕极轴旋转的是四游双环,四游环上的窥管两端安有十字丝,这是后世望远镜中十字丝的鼻祖。极轴南端重叠放置固定的百刻环和游旋的赤道环。为了减少百刻环与赤道环之间的摩擦,郭守敬在两环之间安装了四个小圆柱体,这种结构与近代"滚柱轴承"减少摩擦阻力的原理相同。简仪的地平装置称为立运仪,它与近代的地平经纬仪基本相似。它包括一个固定的阴纬环和一个直立的、可以绕铅垂线旋转的立运环,并有窥管和界衡各一。这个装置可以测量天体的地平方位和地平高度。简仪的底座架中装有正方案,用来校正仪器的南北方向。在明制简仪中正方案改为日晷。

  简仪的创制,是我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。

  郭守敬创制的简仪,在清康熙五十四年(公元1715年)被传教士纪理安当作废铜给熔化了。现在保存在南京紫金山天文台的简仪是明代正统二年到七年(公元1437-1422年)间的复制品。

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