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阅读 4764 次 历史版本 0个 创建者:和sky做邻居 (2011/8/9 17:25:26)  最新编辑:和sky做邻居 (2011/8/9 17:25:26)
浑仪
拼音:húnyí (Hunyi)
英文:armillary sphere
浑仪
       浑   仪
  浑仪(armillary sphere),是以浑天说为理论基础制造的、由相应天球坐标系各基本圈的环规及瞄准器构成的中国古代天文测量天体的仪器。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”。

  浑仪主要用作展示围绕地球的天体轨迹。浑仪也是最早期的复杂机械仪器,其发展促进了机器的改良和设计。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。

浑仪历史

 
  中国“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)。也有资料表明,在公元前4世纪中叶,中国就已经使用浑仪观测天象了,比古希腊早约60年。

  胡维佳在《浑仪考源》一文中提出目前尚未找到东汉后期(约190年)以前有关观测用浑仪的记载,之前的所谓“浑天仪”均为浑象;“董卓候望璇玑仪”可能为浑仪的雏形;第一架有可靠记载的多环浑仪要到4世纪初才出现。

浑仪的发展

浑仪的由简而繁

  中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。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。

浑仪的简化

简仪和
         简仪和立运仪
  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,即简仪立运仪

简化后的浑仪

  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。

浑仪的结构

 
  浑仪是由有刻度的金属圈组成,这些圆形的骨架代表天体的赤道、黄道、子午圈等。金属球代表天体,而浑仪的中央通常是地球或太阳。中国古代的浑仪还有代表白道的圆圈和协助观察用的窥管(作用如同望远镜,但没有镜片)。 由于历代浑仪增加的圆圈太多,妨碍观察,元朝郭守敬把圆圈简化,称为简仪。现存于南京紫金山天文台的明浑仪,是明正统年间所造的。其定制由唐朝李淳风定下。浑仪的主结构由三重环组成,分别是六合仪、三辰仪和四游仪。
浑仪示意图
        浑仪示意图

六合仪

  六合仪是浑仪最外的一层,可说是整个浑仪的框架。六合是指天地四方,共六个方向。也有说法指六合是六合仪上的六个接合点,又或六个构成的半圆环。六合仪由三个环组成﹕天元子午圈、天常赤道圈、地平圈。天元子午圈与地平圈正交。天常赤道圈与地平圈的夹角是浑仪使用地的地理纬度。天元子午圈与地平圈的交点是北极和南极,分别指向北天极和南天极。六合仪是固定不动的,由龙柱及云柱支起。

天元子午圈

  又名天元子午规,垂直立起。天元子午圈是双环,是两个并立的环。每个环的环面都刻有周天三百六十五又四分之一度。

地平圈

  又名阴纬环,平放的单环,与地平平衡。地平圈上有沟漕,可以放水在沟漕内以验明地平圈是否平放。地平圈的外面刻有四维、八天干和十二地支,共二十四方位。

天常赤道圈

  又名百刻环。斜立单环。天常赤道圈与地球的赤道平衡。环的一面刻有周天三百六十五又四分之一度,另一面刻一天一百刻。
简仪示意图
      简仪示意图

三辰仪

  三辰仪是浑仪的第二层,由一天轴贯穿其中,而天轴于南北二极与六合仪相接。三辰仪中的三辰,指日、月、星三种天体。三辰仪可以以天轴为轴心旋转。北宋苏颂的水运仪象台上的浑仪,在三辰仪中加上天常环,为一个齿轮,可以令三辰仪随天运转。二辰仪由二分圈、二至圈、游旋赤道圈和黄道圈组成。在唐朝李淳风以前,曾有人在三辰仪中加上白道环,令浑仪环环相扣,使用极不方便。

游旋赤道圈

  位于天常赤道圈内,与天赤道平衡。单环。环上刻有二十八宿和周天三百六十五又四分一度,环内刻有二十四节气,六十四卦,环外刻有七十二候。在太阳于二分二至所到之处,与二分二至圈相交。游旋赤道圈可以天轴为轴心旋转。

黄道圈

  双环,与黄道平衡,与赤道环成二十多度的夹角。黄道环可与赤道环一起运转。

  此外还有二分圈、二至圈、四游仪、窥管、四游圈

浑仪与浑象的区别

 
浑仪(左)与浑象
     浑仪(左)与浑象
 
 
  “浑象”又称“浑天象”,浑象的基本构成是一个可以旋转的中空圆球,上面按观测到的实际天象布列星辰。转动圆球,即可演示天体的运动,其作用相当于近代的天球仪,堪称天球仪的始祖。而浑仪则用以协助天文观测,有中空的窥管,功能相当于现代的望远镜,只是没有镜片。
 
 
 
 

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