中国古天文仪器史（中国古代天文学的辉煌成就（3.3）天文仪器）

天体坐标位置常用的仪器 中国古代天文学的辉煌成就（3.3）天文仪器

中国古代天文学，最辉煌的成就主要有三个方面：1、天文观测与记录；2、是历法授时；3、天文仪表器具。本篇简要介绍古代的天文仪表器具。

古代天文仪器种类很多，但归总起来大概可分为四大类：观测类、记时类、演示类、综合类。

观测类

1、浑仪。是用来测量天体坐标和两个天体之间角距的。浑仪在汉代时候叫做“浑天”，这跟当时的“浑天说”天地结构有关。浑仪有三个部件，一、窥管，对着要观测的天体。二、读数环，显示馈管指向天体后的坐标读数。三、支撑架，用来承载窥管和读数环。支架和读数环是固定不动的，通过转动窥管来产看坐标。

2、简仪。浑仪的简化改良版。去掉了环圈重叠系统，又把赤道坐标和地坪坐标分开，方便观测。

3、仰仪。跟贵州的球面射电望远镜FAST，外观是一样一样的。锅内刻着赤道坐标，锅中心位置有个小孔，利用小孔成像的原理，把太阳像投射到大锅内壁上。这套设备避免了直接观日对眼睛带来的伤害，可以通过太阳投射的坐标来判断时间节气，还能计算日食。

4、复矩。用来测量各地的地理纬度。当时是按照测量“北极高度”来理解地理纬度概念的，分别测了登封、阳城、滑县、开封四地的北极高度。发现每隔151公里，北极高度差一度，这是世界上最早测量子午线长度的记录。但当时主要是用来修正历法的。

5、方正案。便携式观测仪。大概四尺长的方木板，边上有水槽用来校准水平位置。从中里到外，共19个同心圈，间隔一寸，最外圈刻有读数，正中间立着表。根据日影与同心圆的交点连线，可以确定正南正北正东正西的方向。古建筑能够正好坐北面南丝毫不差，是不是跟这个仪器有关呢？

6、牵星板。可以测量天体水平高度和两个天体之间的角距，多用于航海。据说郑和下西洋用的就是这项技术。端着牵星板，下沿与海平面相合，中间有一个固定的长线，上沿对准要测的恒星，目光顺着拉直的长线望去，三点一线后，其长线所在的位置就是星星的水平高度。

计时类：

1、漏刻。据说是原始社会，烧纸的陶器漏水了，嘟滴嘟滴的就来了灵感。于是人们就专门发明了这种仪器，通过滴水来统计时间。刻是用来看漏壶里面的水，到了那一刻了。《隋书》说的黄帝发明的。

经过数千年的反复实践和改良，大约是到商朝的时候，确定了一天是100刻，后来改成一日96刻。西汉的时候，精度已经达到日误差不足一刻。东汉日误差不足半刻。建国后，科学家在故宫用交泰殿漏壶做了实验，一天误差十分钟左右，滴水84公斤。

2、日晷。通过观测太阳影子的显示来计时。刻盘同样是分为100刻，夜间31刻不打刻度，中间插一立表。仪面随着赤道平面作倾斜摆放。这跟东西比较常见，不详细说了。

3、圭表。是度量日影长度。树立的杆子叫做“表”，水平有刻度的底座叫做“圭”。通过对日影长短的测量，可以确定日影最长的冬至日，和日影最短的夏至日。东汉时，已经有成熟完善的 *** ，来计量二十四节气。

演示类

1、浑象。模拟“浑天说”宇宙模型。按照已经掌握的天文资料，模拟天地结构、日月运转。基本形状是一个象征着天球的大球，上面布满了日月星辰，标注着南北极、黄赤道、二十八星宿、银河等。还有一个象征地平的部件。根据天动地静的宇宙观念，大球可以运动，带动日月星辰运转，里面有很多相互作用的机关。在汉代算是精密仪器了。

2、假天。据说是模拟“盖天说”宇宙模型。其他不详。

综合类（集以上三种功能为一身）

1、水运浑天仪。豪华版的浑仪。集观测、计时、观赏为一体。利用水利为其提供动力，通过巧妙的机关设计，可以模仿天体运动。还能表现出日落月升，测定朔望、报告时辰。

上面有两个木头人，一个报刻钟，每过一刻自动击鼓。一个报时辰，没过两个小时自动撞钟。这是世界上最早的机械时钟装置。后来因为防锈工作没做好，锈蚀严重不能运转了。

2、水运仪象台。豪华版浑仪的再升级。上层是浑仪，用来观测天象。中层是浑象，用来演示天地结构日月运转。底层是设备的动力机关系统，同样是水驱动。

之一层木阁之中是报时辰的设备，每两个小时红色小人自动摇铃。每到时辰正中，紫色小人自动扣钟。每隔一刻钟，绿色小人自动击鼓。第二层的木阁里面有二十四个小人，分别拿着十二时辰的初刻和正中，如：子初、子正、丑初、丑正。每到一层红色小人摇铃的时候，二层红色小人举着子初的牌子就出来了。一层紫色小人扣钟的时候，二层紫色小人举着子正的牌子就出来了。依次循环。

第三层更不可思议，有九十六个小木人，手拿着刻钟牌子。这时候的时刻已经由一天100刻改成96刻了。每当一层绿色小人击鼓的时候，相应的二层刻钟小人举着牌子就出来了。第四层木阁负责报告晚上的时辰，由一个小木人在日落、黄昏、各更、破晓、日出五个时间定时击钲。第五层木阁负责打更，每晚11更由11个红色小人持牌出现，每更5筹由30个绿色小人持牌。还有更不可思议的，是把冬至夜六十刻、夏至四十刻都给算进去了，可以通过机械自动完成每九天调整一刻。这层共126个小人。

要给这么多的小木头人提供动力，底层的设计更为复杂，用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理来实现。整套设备非常精美，在靖康之难中，被金兵掳走要往金国运送，但是因为设备太重，路上走的时间太长，干脆给损毁扔在了半路上。中国考古学家王振铎于1958年更先复原水运仪象台模型，目前复原件存放于中国历史博物馆。

中国古代关于“宇宙模型”的假说

中国古代天文学的辉煌成就（3.1）观测记录

中国古代天文学的辉煌成就（3.2）历法授时

古代天文仪器堪称中国天文国宝 中国古代天文学有多强大