中国历史之最

浑仪和简仪

浑仪和简仪是我国古代科学技术上的两项伟大创造。

在十七世纪世界上出现望远镜之前,浑仪和简仪是天文学家测定天体方位必需的仪器。为了观察日、月、星辰的变化,制订季节,我国大约在战国时代就制造出了浑仪。最早的浑仪结构比较简单,是由两个圆环组成的。一个是固定的赤道环,一个是能绕着极轴旋转的四游环,四游环上附有观测用的窥管。以后,浑仪的结构和性能不断得到改进。

东汉科学家张衡和唐朝天文学家李淳风,先后对浑仪进行了两次大的改进。改进后的浑仪由三重圆环构成,最外一重圆环叫六合仪,包括地平圈、子午圈和赤道圈,表示东西、南北、上下六个方向;中间一重叫三辰仪,由黄道环、白道环和赤道环三个相交的圆环组成,分别表示日、月、星辰的位置;最里一重叫四游仪,包括四游环和窥管。三辰仪可以绕着极轴在六合仪里旋转,而观测用的四游仪又可以在三辰仪里旋转。东汉时的浑仪已经比较完善,是当时世界上最先进的天文仪器之一。但是浑仪有个缺陷,就是它的环圈重复,相互交错,遮掩了大片天区,缩小了观测范围,使用起来很不方便。

元代杰出的天文学家郭守敬,在宋代科学家沈括等人改革、简化浑仪的基础上,于1276年创造了测量天体方位的新型天文仪器——简仪。简仪跟浑仪的主要区别,是取消了自道环和黄道环,并且把地平坐标(由地平圈和地平经圈组成)和赤道坐标(由赤道圈和赤经圈组成)分开安装,成为两个独立的装置——赤道装置和地平装置。因为每个装置都很简单,故称“简仪”。简仪去掉了妨碍视线的众多圈环, 扩大了天体观测范围,除了北天极附近以外,全部天空一望无余。简仪的设计制造比较精密,刻度的最小分格达1/36度,观测效果比浑仪准确多了。简仪也是当时世界上最先进的,西方直到三百年以后才出现能与它相比的天文仪器。非常可惜的是,郭守敬创制的简仪,1715年(清康熙在十四年),竟被在钦天监任职的法国传教士纪理安当作废铜熔化了。

浑仪和简仪高超的设计水平及制造水平,使我国古代的测天仪器在世界上长期处于领先地位。简仪对后世的影响甚大,从现代的大型望远镜、各类测量仪和航空导航用的天文罗盘等许多仪器上,都可以看到简仪的影子或原型。现在,南京紫金山天文台还保存着明代正统年间(1436-1449)复制的一架浑仪和一架简仪。

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