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天文觀測儀十大排名（天文觀測儀十大排名榜）

發(fā)布時間：2023-05-28 06:43:04 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 797

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于天文觀測儀十大排名的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

本文目錄:

1、我國古代天文觀測儀器
2、世界十大古天文臺奇景在哪兒？
3、古代世界最先進的天文觀測工具──渾儀和簡儀
4、天體坐標(biāo)位置常用的儀器

一、我國古代天文觀測儀器

我國古代天文觀測儀器有水運儀象臺、地平經(jīng)儀、簡儀、圭表、渾儀、渾象等。水運儀象臺是集天文觀測、天文演示和報時系統(tǒng)為一體的大型自動化天文儀器，標(biāo)志著中國古代天文儀器制造史上的高峰。

我國古代天文觀測儀器

我國古代最古老的天文觀測儀器是圭表，是度量日影長度的一種天文儀器，由圭和表兩部分組成。

簡儀是元代天文學(xué)家郭守敬于1276年發(fā)明的一種天文觀測儀器，與渾儀一樣用于測量天體的位置。

使用地平經(jīng)儀觀測時，讓待測天體與橫表兩端的線和中心垂直在一個平面上，可定出地平經(jīng)度。

二、世界十大古天文臺奇景在哪兒？

今天，天文學(xué)家可以借助于先進的太空觀測儀器，對恒星進行細(xì)致觀測，推進我們對宇宙的了解。不過，天體觀測的歷史最早可以追溯到古時候。許多文化以神秘的方式建造了各種建筑，表明它們與地球每年繞日飛行存在于關(guān)聯(lián)之處。還有一些建筑顯然考慮了星座和行星等天文知識。今天的Google Earth看地球就帶大家去看看世界十大古天文臺。英國巨石陣矗立在英國南部索爾茲伯里平原上的巨石陣，是英國最重要、最神秘的歷史遺跡之一，每年夏至這一天，這里的“日出奇觀”更是會吸引成千上萬名游客前來觀賞。巨石陣的準(zhǔn)確用途至今頗具爭議，雖如此，巨石陣在夏至與日出方向的巧合使其成為世界上慶祝一年當(dāng)中白晝最長一天的最著名目的地。以陣列排列的沙巖石外環(huán)顯然是四季的象征，而里面一圈的藍(lán)灰沙巖則被認(rèn)為具有神奇的療效。巨石陣的年代可追溯至公元前3100年，大部分考古學(xué)家認(rèn)為，它既是天文觀測站，也是古代宗教遺跡。柬埔寨吳哥窟有些學(xué)者認(rèn)為，柬埔寨著名印度教寺廟吳哥窟與天文學(xué)存在著神秘的聯(lián)系。吳哥窟是作為蘇耶跋摩二世的皇陵在12世紀(jì)而建。例如，在春分或秋分，觀測者站在西門前面，將會看到太陽直接在吳哥窟中央塔上面徐徐升起。在夏至日這一天，身在西側(cè)有利位置的人會看到太陽在吳哥窟附近的山上升起。研究人員在1976年刊登在《科學(xué)》雜志上的研究報告稱：“在古高棉人眼中，天文學(xué)是一門神圣的科學(xué)。”瑪雅金字塔在春分或秋分的日落時分，巨蛇座的陰影會滑落至墨西哥尤卡坦半島奇琴伊察(Chichen Itza)卡斯蒂略瑪雅金字塔北面樓梯的西側(cè)。卡斯蒂略金字塔于公元1000年至1200年作為羽蛇神的神廟而建，它的天文奇觀不僅這一點，最神奇的是，金字塔里面的斧形錘會在夏至?xí)r同升起的太陽方向一致，在冬至?xí)r與日落方向一致。金字塔底座呈正方形，四邊各有91級臺階通往塔頂，加上頂端平臺，正好365級——恰好是一年的天數(shù)。秘魯印加古城馬丘比丘山頂?shù)某潜っ佤斢〖庸懦邱R丘比丘山頂?shù)某潜わ@然被一些人純粹當(dāng)作印加人祭祀太陽的圣壇。印加人崇拜太陽，并把自己看成太陽的子孫。他們歷經(jīng)幾十年，將自己的城市建在高山之巔，就是為了離太陽更近些。城中最著名的是“拴日石”(Intihuatana)，它是一塊精心雕刻過的怪石。每到秋分和春分的中午，太陽直接會落在石柱上面，不會留下任何影子。諸如“三窗廟”和“太陽廟”等其它建筑在夏至日當(dāng)天與太陽同樣具有獨特的神秘聯(lián)系。墨西哥特奧蒂瓦坎古城墨西哥特奧蒂瓦坎古城位于墨西哥城東北約25公里處，但迄今圍繞特奧蒂瓦坎古城設(shè)計者的謎團至今沒有揭開。無論建造者是誰，他們似乎有意將整座建筑同恒星的運動和排列聯(lián)系起來。作為世界上第三大金字塔，特奧蒂瓦坎古城的“太陽金字塔”同樣設(shè)計精巧，陽光在5月19日和7月25日這兩天直接從頭頂穿過。一些學(xué)者欲從特奧蒂瓦坎古城的方位排列一窺昴宿星座和天狼星座運動的秘密。其他一些建筑會在8月13日這一天指向日落方向，長紀(jì)年歷的第一天按照西歷是公元前3114年8月13日。新墨西哥州查科峽谷卡薩林克納達(dá)神廟夏至日出后不久，太陽的金色光束射入穿過新墨西哥州查科峽谷卡薩林克納達(dá)(Casa Rinconada)神廟東北側(cè)一個窗戶，照射在西墻的空間不規(guī)則的壁龕上，許多人將這一巧合看作是設(shè)計者有意慶祝一年當(dāng)中白晝最長的一天。但在過去的某個時候，一個房間可能遮擋住了窗戶，這座用于慶典的建筑屋頂?shù)闹瘟嚎赡芪挥诖皯艉捅邶愔g，使人對這種有意的安排產(chǎn)生了疑問。盡管如此，神廟的北門和南門幾乎完美地與北側(cè)排成一條直線，表明其中暗含天文學(xué)知識。智利復(fù)活節(jié)島巨型石像在太平洋偏遠(yuǎn)的智利復(fù)活節(jié)島，數(shù)百個稱為摩埃(Moai)的巨型石像環(huán)繞在這個小島周圍。幾乎所有的石像都面向內(nèi)陸，也許是密切注視著從事農(nóng)業(yè)活動的村莊。但位于Aku Akivi內(nèi)陸遺址的7座石像會在秋分或春分時凝視大海，指向日落方向的地平線，這表明這些建筑與天文學(xué)有著密切的關(guān)系。秘魯石塔考古學(xué)家長期以來便對秘魯沿岸一處山上的十三座石塔的重要性存在爭議，但有一點毋庸置疑，那就是這些石塔是美洲最古老的太陽觀測站。十三座保存完好的矩形石塔，位于首都利馬以北四百公里的考古遺址查基洛（Chankillo）。據(jù)發(fā)表于2007年3月的一項研究稱，站在觀察點的人，會于不同日子看到太陽在不同石塔的位置日出及日落，例如夏至?xí)r太陽會在最右邊的石塔的右方升起，冬至?xí)r則會在最左邊的石塔的左方升起。觀測站的年代可追溯至公元前4世紀(jì)。墨西哥尤卡坦島烏斯馬爾古城位于墨西哥尤卡坦島的烏斯馬爾古城(Uxmal)是保存最為完好的瑪雅遺址之一，具有豐富的天文奇觀。例如，在長約300英尺的總督府，中心入口與金星的最南端成一條線。在占據(jù)烏斯馬爾古城中心的“魔術(shù)師金字塔”，可謂是瑪雅文明在數(shù)學(xué)、天文、建筑等方面成就的集中體現(xiàn)，西側(cè)的石階在夏至這一天恰好面向日落方向。古埃及阿布辛貝神廟阿布辛貝神廟被譽為古埃及最神秘，最美幻，最令人魂牽夢繞的神廟，是古埃及鼎盛時期的象征，神廟主一年到頭大部分時間幽暗昏黃，但在2月21日與10月22日這兩天，太陽的金色光束射入神殿，穿過黑暗長廊，照射在神殿內(nèi)莊嚴(yán)肅穆的神像上。據(jù)說，2月22日是法老拉美西斯二世的誕辰日，而10月22日則是他的登基之日。20世紀(jì)60年代，由于修建阿斯旺新水壩將導(dǎo)致納塞爾湖湖水上漲，可能淹沒阿布辛貝神廟，聯(lián)合國教科文組織發(fā)起緊急救援行動，在1964年至1968年間將整座遺址的高度抬升了300米。

三、古代世界最先進的天文觀測工具──渾儀和簡儀

古代世界最先進的天文觀測工具──渾儀和簡儀

中華民族自古以農(nóng)業(yè)為立國之本。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到自然季節(jié)變化規(guī)律的支配，春季播種，夏季耕耘，秋季收獲，冬季貯藏，農(nóng)事活動總要跟季節(jié)變化緊密配合，而季節(jié)變化的周期是一年。所以，歷代統(tǒng)治者都把觀測天象，編制歷法，敬授民時，作為一件頭等大事來抓。在古代中國，正是歷法的編算帶動了整個天文學(xué)的發(fā)展。

編制歷法依賴精密地觀測天象。古代中國天文學(xué)家對天象，觀測唯勤，探微唯精，留下了豐富、可靠的星象記錄。觀測唯勤，需要辛苦的勞動和堅強的毅力，而探微唯精，必須借助先進的觀測工具。古代中國天文學(xué)家用來觀測星象最重要的工具是渾儀。在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前，渾儀是世界上最先進的天文觀測工具?，F(xiàn)今存世最早的渾儀是明代正統(tǒng)七年（1442）制成的，陳列在南京紫金山天文臺。它作為中國古代科技成就的代表，被印在郵票上，印在宣傳畫上，傳播到全世界。

渾儀起源于何時，目前尚未弄清?！渡袝?middot;舜典》有“在璿璣玉衡，以齊七政”的說法。意思是：“舜利用璿璣玉衡觀察、確定日月五星的位置。”疏“《說文》云：璿，美玉也。玉是大名，璿是玉之別稱。璣衡俱以玉飾。……璣衡者，璣為轉(zhuǎn)運，衡為橫簫，運璣使動於下，以衡望之，是王者正天文之器。漢世以來謂之渾天儀者是也。”《說文》是《說文解字》的簡稱?！墩f文解字》是中國古代集周秦兩漢文字訓(xùn)詁之大成的文字學(xué)寶典，其字義解釋，皆本六書?！墩f文解字》的作者是東漢許慎，字叔重。時人稱“五經(jīng)無雙許叔重”。許慎對“璿璣玉衡”的解釋，應(yīng)當(dāng)是有根據(jù)的。按照許慎的解釋，“璿璣玉衡”就是渾天儀的雛形。古代中國有兩種天文儀器有時都叫渾天儀，一種是測量天體球面坐標(biāo)的渾儀，另一種是演示天體運動的渾象。許慎在解釋“璿璣玉衡”時提到“衡為橫簫”、“以衡望之”，由此可知，“衡”就是渾儀上的窺管，又叫望筒，渾象上用不著它。所以，“璿璣玉衡”依照許慎的說法，就是渾儀的前身，也可稱為原始渾儀。這種原始渾儀在虞舜時期就有了。

原始渾儀可能是由兩個圓環(huán)組成的，一個圓環(huán)是固定的赤道環(huán)（ErRE’R’），其平面和赤道面平行，環(huán)面上刻有周天度數(shù)（365。25度）；另一個圓環(huán)是四游環(huán)，也叫赤經(jīng)環(huán)（PMRP’M’R’），能夠繞著極軸（POP’）旋轉(zhuǎn)，赤經(jīng)環(huán)上也刻有周天度數(shù)。在赤經(jīng)環(huán)上附有窺管（M’OM），窺管可以繞著赤經(jīng)環(huán)的中心旋轉(zhuǎn)。

用渾儀觀測某一天體M的時候，先由東向西旋轉(zhuǎn)四游環(huán)令其對準(zhǔn)M，再將窺管上下旋轉(zhuǎn)令人眼從窺管中看到M。此時，大圓弧便是天體M與北極星的距離P，古人稱為“去極度”。便是天體M與赤道的距離，天文學(xué)上稱為“赤緯”，用希臘字母δ表示。由《渾儀示意圖》上可以看出，P＋δ＝90o。示意圖上的r表示春分點，從r起沿赤道量度的大圓弧，稱為天體M的赤經(jīng)，用希臘字母α表示。兩個天體的赤經(jīng)差（α2——α1），稱為“距度”。為了測定天體的坐標(biāo)位置，古人就沿黃道和赤道，自西向東把周天劃分成二十八個大小不等的區(qū)域，每個區(qū)域叫做一宿，總計二十八宿；又在每一宿中選取一顆星作為測量的標(biāo)準(zhǔn)，這顆被選定的星叫做距星。假若M1（α1δ1）是二十八宿的距星之一，那么α2——α1，就是M2（α2δ2）的入宿度。中國古代天文學(xué)家就用入宿度和去極度來表示天體的位置。

虞舜是古史傳說中著名的部落聯(lián)盟首長。虞舜時期處于新石器時代晚期。估計那時的原始渾儀是用玉石制成的。東漢學(xué)者鄭玄說：“其轉(zhuǎn)運者為璣，其持正者為衡，皆以玉為之。”玉石耐腐蝕，如今出土的新石器時期的玉器數(shù)量不少，可是沒有一件渾儀。因此有人懷疑許慎對《尚書·舜典》中“璿璣玉衡”的解釋是否正確。圍繞這個問題，肯定者和否定者辯論了一千多年，至今懸而未決。

戰(zhàn)國時期的天文學(xué)家石申在公元前4世紀(jì)中葉著成《石氏星經(jīng)》。后來，《石氏星經(jīng)》失傳了。但是，石申測量的一百多顆恒星的赤道坐標(biāo)數(shù)據(jù)，保存在瞿曇悉達(dá)主持編纂的《開元占經(jīng)》中。例如說：“角為蒼龍之首……去極九十三度半。”就是說：“角宿到北天極的角距離是九十三度半。”我們知道，地球是橢圓形的，赤道部分較為突出，兩級部分呈扁平狀。由于太陽和月亮對地球赤道突出部分的吸引作用，使得地軸繞黃極作緩慢地移動，相應(yīng)地春分點沿黃道以每年50’’。24速度西移，大約25800年移動一周，這種現(xiàn)象稱為“歲差”。按照歲差規(guī)律，比較一顆恒星古今坐標(biāo)的變化，可以推算出這顆恒星古赤道坐標(biāo)測定的年代?，F(xiàn)代天文學(xué)家運用這個方法檢驗石氏星表的赤道坐標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，其中有一部分是公元前4世紀(jì)測定的。反過來，這些數(shù)據(jù)也證明戰(zhàn)國時代中國理應(yīng)已有渾儀。英國學(xué)者李約瑟在《中國科學(xué)技術(shù)史》中寫道：“我們有充分的根據(jù)相信，石申和甘德確實在公元前4世紀(jì)就已用度數(shù)定下恒星的位置；假如沒有某種刻度的渾環(huán)，這種測量是完全不可能的。”

在西方，最早的星表是古希臘天文學(xué)家伊巴谷于公元前2世紀(jì)測編的。在他之前，古希臘的天文學(xué)家阿里斯提爾和提莫恰里斯也測量過一些恒星，但那也是公元前3世紀(jì)的事。他們至少也要比石申的測量工作晚幾十年。

制造渾儀依據(jù)的原理是渾天說。渾天說思想體系的完整表述，見于《渾天儀注》：“渾天如雞子，天體如彈丸，地如雞子中黃，孤局于內(nèi)，天大而地小。”作者用寥寥數(shù)語，就讓一個宇宙結(jié)構(gòu)模型生動地展現(xiàn)在我們面前。

渾天說的精髓有三點：第一點，天體 *** ，是正球形，不是半球形，像“鳥卵”或“彈丸”。第二點，地居天球之內(nèi)，“天大而地小”，猶“殼之裹黃也”。第三點，地如蛋黃，也是圓球形的。

渾天說起源于何時呢？學(xué)術(shù)界存在兩種觀點：一種是起源于戰(zhàn)國時期；另一種是肇端于西漢落下閎，學(xué)說體系形成于東漢張衡。

學(xué)術(shù)界一般認(rèn)為，《渾天儀注》是東漢張衡所作?！稖喬靸x注》講“地如雞子中黃”，這是地圓思想的形象表達(dá)。張衡還著有《靈憲》。據(jù)《隋書·天文志》說：“張衡為太史令、鑄渾天儀，總序經(jīng)星，謂之《靈憲》。”可見，張衡鑄渾天儀在先，撰《靈憲》在后；《渾天儀注》是為鑄成的渾天儀所寫的說明書，理應(yīng)成書于《靈憲》之前?？墒?，張衡在《靈憲》中說：“天體于陽，故圓以動；地體于陰，故平以靜。”在這里，張衡又說天體是圓的，地是平的，這顯然是蓋天說，與《渾天儀注》中的地圓思想產(chǎn)生了矛盾。那么，《渾天儀注》的作者是不是東漢張衡呢？值得懷疑?！端螘?middot;天文志》引三國時天文學(xué)家王蕃的話說：“前儒舊說，天地之體，狀如鳥卵，天包地外，猶殼之裹黃也。周旋無端，其形渾渾然，故曰渾天也。”由此可見，王蕃并不認(rèn)為《渾天儀注》中“地如雞子中黃”是張衡的創(chuàng)新思想。筆者以為，渾天說肇端于西漢落下閎，學(xué)說體系形成于東漢張衡的觀點，恐怕與事實不符，而渾天說萌發(fā)于戰(zhàn)國時期的觀點是有根據(jù)的。

在戰(zhàn)國時期的諸子著作中，我們可以找到一些樸素的“渾天”思想萌芽。例如《文子·自然》：“天圓而無端，故不得觀其形”；“輪轉(zhuǎn)無窮，象日月之運行，若春秋之代謝，日月之晝夜終而復(fù)始，明而復(fù)晦”等等。這就是說，天是一個正球形，不是半球形，日月星辰不可能在半球形的天穹進行周而復(fù)始的運行，從而突破了“蒼天如圓蓋，陸地如棋局”的蓋天說?！稘h書·藝文志》的注釋說：文子是“老子弟子，與孔子并時。”今人據(jù)1973年河北定縣漢墓出土竹簡，證明《文子》是戰(zhàn)國時期的著作。生活在公元前4世紀(jì)的趙國人慎到，是當(dāng)時法家的代表人物。他曾在齊國的稷下講學(xué)，久負(fù)盛名，著有《慎子》。書中講道：“天形如彈丸，半覆地上，半隱地下，其勢斜倚，故天行健。”這句話，用彈丸比喻天，明確地表達(dá)出作者認(rèn)為天體是球形的；“半覆地上，半隱地下”，就是講天大地小，天包地。戰(zhàn)國中期的名家代表人物惠施曾說：“南方無窮而有窮”（《莊子·天下》）。怎么能夠既是“有窮”，同時又是“無窮”呢？只能是把大地想象為一個圓球，一直向南走，可以回到出發(fā)點，周而復(fù)始，無窮無盡。這種“有窮”和“無窮”的樸素辯證關(guān)系中已經(jīng)包含有地圓的思想?；菔┻€說：“天與地卑”（《莊子·天下》）。按蓋天說：“如天之無不幬也，如地之無不載也”（《莊傳·襄公二十九年》），那么，天在上、地在下，是天經(jīng)地義的事情，天是無論如何也不能“與地卑”。只有按渾天說，從天地俱圓的思想出發(fā)，附麗于天球內(nèi)壁的日月星辰，每天周而復(fù)始地運轉(zhuǎn)，一半時間在地平線上面，另一半時間在地平線下面，這樣才能理解“天與地卑”的真實含義?？傊瑴喬煺f的三點精髓──天圓、地圓與天包地的思想萌芽在戰(zhàn)國時期都出現(xiàn)了。

漢朝建立后，“用顓頊歷”，“襲秦正朔”，采取傳統(tǒng)歷日制度，以冬季十月為歲首，即十月為每年的第一個月，但仍稱十月而不稱正月；第四個月，因避秦始皇名諱，稱端月，漢代改端月為正月；最后一個叫做九月；每年按照冬、春、夏、秋的順序安排。顓頊歷創(chuàng)立于公元前4世紀(jì)，使用時間一長，誤差加大。漢武帝元封七年（公元前104年），大中大夫公孫卿、壺遂、太史令司馬遷等建設(shè)修改歷法。這年五月，漢武帝命令公孫卿、壺遂、司馬遷等議造新歷。他們編制的新歷法就是《史記·歷書》所載的《歷術(shù)甲子篇》。漢武帝為施行這部新歷法頒布了詔書。但新歷法施行后，遭到朝野人士的激烈反對，漢武帝不得不把施行詔書撤回，又從朝野請出治歷鄧平及長樂司馬可、酒泉侯宜君、侍郎尊及民間治歷者方士唐都、巴郡落下閎等二十余人重新研制歷法。在研制新歷法過程中，渾天說與蓋天說展開激烈辯論。當(dāng)時獻計修改歷法的方案有十八家。其中，由民間天文學(xué)家方士唐都負(fù)責(zé)天象觀測，民間渾天派天文學(xué)家落下閎負(fù)責(zé)歷法推算，他們所編歷法符合朝廷負(fù)責(zé)歷法的官員鄧平提出的“八十一分律歷”原則。所謂“八十一分律歷”，是指朔望月日數(shù)的分母為八十一。古歷一月為日，它的策余，即日的小數(shù)部分比1／2大。鄧平想把它化簡，倘若化作17／32，則大于古歷的策余；倘若化為26／49，則又小于古歷的策余；于是，鄧平把分子分母分別相加，得43／81，他認(rèn)為這是最佳值。每個朔望月日數(shù)的分母是歷法基本常數(shù)。這樣，唐都和落下閎編制的歷法得到初步認(rèn)定，漢武帝又指定宦者淳于陵渠核實。結(jié)果證明，唐都和落下閎所編歷法，“晦朔弦望，皆最密。”特別是推算出太初上元甲子夜半朔旦冬至?xí)r，“日月如合璧，五星如連珠”的罕見天象，準(zhǔn)確無誤。最終，在十八家修改歷法方案的較量中，唐都和落下閎的方案勝出，這就是《太初歷》。

據(jù)陳壽《益都耆舊傳》說：落下閎 *** 赴京都，于“地中（今洛陽）轉(zhuǎn)渾天，改顓頊歷作太初歷。”在陳壽之前，西漢文學(xué)家楊雄所著《法言·重黎》記載：“或問渾天，曰：落下閎營之，鮮于妄人度之，耿中丞象之。”這段話的意思是，“有人詢問渾天說的理論，回答說：渾天是落下閎營造的，鮮于妄人度量過它，耿中丞用銅鑄造出渾儀。”鮮于妄人是西漢昭帝時的天文學(xué)家，他檢驗過落下閎的渾天說數(shù)據(jù)。耿中丞是西漢宣帝時的大司農(nóng)中丞，他依據(jù)渾天說用銅鑄造出渾儀，在甘露二年（公元前53年）曾以“以圓儀度日月行，考驗天狀”。在楊雄看來，落下閎、鮮于妄人和耿壽昌，是制造銅渾天儀的關(guān)鍵人物。

以上兩種說法有一個共同點，那就是落下閎是史籍記載中最有事實根據(jù)、最可信的與渾儀有關(guān)系的人物。筆者傾向于落下閎制造過渾儀，但不是創(chuàng)制，他編制太初歷時使用的渾儀，可能是用傳統(tǒng)材料玉石制的。

自西漢制造出銅渾天儀以后，歷代都有人改進、完善它。例如東漢中期，天文學(xué)家傅安、賈逵提出在渾儀上添加黃道環(huán)的建議，獲得批準(zhǔn)，于永元十五年（103年）制出名為“太史黃道銅儀”的渾儀。渾儀原本是利用赤道坐標(biāo)系統(tǒng)來度量恒星位置。在地球上，無論你站在哪里，天空總像一個碩大無朋的半球，籠罩著大地。日月星辰就鑲嵌在天球的內(nèi)壁上，而你總會覺得自己處在整個天球的中心。古代中國天文學(xué)家以北極星為天球北極。因為北極星跟地理北極相對應(yīng)，所以天球赤道就是地球赤道在天球上的投影。這樣，用渾儀觀測恒星位置很方便，（初中歷史）因為所有恒星每天東升西落都是平行于赤道面的。但是，由于太陽在恒星背景上的視運動軌道──黃道，與赤道有一個23度多的夾角，所以用渾儀觀測太陽的位置就不方便了。傅安、賈逵給渾儀添加黃道環(huán)，觀測太陽的位置就容易了。太史黃道銅儀誕生以后，繼續(xù)設(shè)計、改善渾儀的還有東漢張衡，三國時期的王蕃、葛衡，南朝的錢樂之、陶宏景，隋唐的耿詢、僧一行、梁令瓚等。到宋代，天文學(xué)家蘇頌集眾家之長，于元祐七年（1092）制成最宏偉、最復(fù)雜、最精密的“水運渾天”──“水運儀象臺”。它包括渾儀、渾象、報時三部分，可以說是近代天文臺的雛形。渾儀設(shè)置在水運儀象臺的最上層。

蘇頌所設(shè)計的渾天儀分三層：外層名叫“六合儀”，由地平、子午、外赤道三個環(huán)組成，主要用于測定一天的時間和經(jīng)緯度，因測量的范圍包括東西、南北、上下六個方向，稱六合，故名。中層名叫“三辰儀”，由黃道環(huán)、白道環(huán)和內(nèi)赤道環(huán)組成，可以繞極軸旋轉(zhuǎn)，主要用于測定一年四季變化和日月、星辰的位置。黃道環(huán)用來表示太陽的位置，白道環(huán)用來表示月亮的位置，內(nèi)赤道環(huán)用來表示恒星的位置。中國古代稱日、月、星為三辰，故名。內(nèi)層名叫“四游儀”，環(huán)中設(shè)窺管，以備觀測。四游儀可在三辰儀里旋轉(zhuǎn)，三辰儀又可繞極軸在六合儀里旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)存南京紫金山天文臺的明代正統(tǒng)年間的渾儀，基本上就是按照蘇頌設(shè)計的模式復(fù)制的。它的底座長246厘米，通高280厘米，由鉛錫青銅合鑄而成。拱托儀器的四條青銅龍，騰躍欲飛，形態(tài)生動。銅龍內(nèi)設(shè)鐵芯，加強了銅龍柱的抗變能力。這件古代天文儀器不僅是科學(xué)上的杰作，而是罕見的藝術(shù)精品。

渾儀作為中國古代最重要的天文觀測工具，它在構(gòu)造上存在兩大缺點：一是裝配復(fù)雜，眾多環(huán)圈中心都相重合，裝配起來難免產(chǎn)生中心差，二是環(huán)圈交錯，彼此遮掩，給觀測帶來不便。從北宋開始，就出現(xiàn)了簡化渾儀的趨勢。金元時，簡儀應(yīng)運而生。金章宗承安四年（1276），一個叫丑和尚的民間天文家向朝廷進呈天文儀器圖紙，“簡儀”就是其中一項。但這設(shè)計僅停留在圖紙上，并沒有制做成功。設(shè)計并制造成功簡儀的是元代天文學(xué)家郭守敬。

至元十三年（1276），元世祖忽必烈基本統(tǒng)一天下。他考慮到對于一個新王朝，頒布新歷法是一件重大措施，于是決定建立太史局，編制新歷法，并將建立太史局的具體工作交給“以算術(shù)冠一時”的太子贊善王恂。忽必烈授權(quán)給王恂，太史局人員悉聽他挑選安排。王恂挑選數(shù)十人入太史局，其最主要的一位是他的老同學(xué)、工部郎中郭守敬。不久，朝廷正式任命王恂為太史令、郭守敬為同知太史院事，成為王恂的副手。郭守敬提出：“歷之本在于測驗，而測驗之器莫先儀表。”（《元史·郭守敬傳》）。意思是，編制歷法的根本在于實際觀測，觀測必須準(zhǔn)備好精確適用的儀表。王恂采納郭守敬的意見，讓郭守敬負(fù)責(zé)制造儀器和觀測天象，自己負(fù)責(zé)歷法計算。

郭守敬設(shè)計、制造的簡儀，打破了傳統(tǒng)渾儀的模式，是一種嶄新的測量天 *** 置的儀器。

簡儀廢棄了傳統(tǒng)渾儀眾多圈環(huán)的同心圓構(gòu)造模式，設(shè)計出互相獨立的赤道經(jīng)緯儀和地平經(jīng)緯儀，每個儀器結(jié)構(gòu)都十分簡單，除去北極附近一小塊區(qū)域以外，整個天空可以一覽無余。

簡儀的上部有四道圈，由上至下，依次是定極環(huán)、四游環(huán)、赤道環(huán)和百刻環(huán)。赤道環(huán)與百刻環(huán)緊挨在一起。位于頂部的是定極環(huán)，環(huán)口內(nèi)徑約當(dāng)天球上6度。當(dāng)時，以天樞星為北極星，并測定它離天球北極還有3度。在簡儀南下方觀測時，天樞恰好沿定極環(huán)內(nèi)緣每晝夜轉(zhuǎn)動一周。定極環(huán)中有十字斜交的兩根檔子，中心相交處有個直徑5厘米的小孔，這個小孔正對著天球的北極。定極環(huán)下面是四游環(huán)。四游環(huán)是測定天體去極度用的。利用四游環(huán)和赤道環(huán)及附屬的界衡，可以測定天體的入宿度。利用百刻環(huán)與四游環(huán)跟界衡，可以測定地方真太陽時。通過數(shù)學(xué)計算，可以推算出黃道坐標(biāo)來，所以能夠省略掉黃道圈。四游環(huán)獨立于赤道環(huán)之上，從而避免了多環(huán)遮掩的弊病。赤道環(huán)可以在固定的百刻環(huán)上轉(zhuǎn)動。一個扁平的大銅圈在另外一個扁平大銅圈上旋轉(zhuǎn)，滑動摩擦的阻力很大，旋轉(zhuǎn)起來必然很費勁。郭守敬在“百刻環(huán)內(nèi)廣面臥施圓軸四，使赤道環(huán)旋轉(zhuǎn)無澀滯之患”，即在兩環(huán)之間平放四個圓筒形的短銅棒，讓兩個接觸面之間，由原來的滑動摩擦改變?yōu)闈L動摩擦，旋轉(zhuǎn)起來非常靈便。它可以說是近代滾球軸承和滾筒軸承的祖先。郭守敬發(fā)明和應(yīng)用的軸承，比西方文藝復(fù)興時期達(dá)·芬奇（Leonardo da Vinci）設(shè)計滾筒軸承大約要早兩個世紀(jì)。

簡儀的下部有兩道圈，是地平經(jīng)緯儀。豎直的由東向西轉(zhuǎn)動的是立運環(huán)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)窺衡瞄準(zhǔn)日月星辰時，可以測量天體的地平高度。平臥在下面的是陰緯環(huán)，用以測量天體的方位角。原先的渾儀只能測天體在中天時的地平高度，無法用來測量天體的方位角和處于其他位置的地平高度。

簡儀是按赤道坐標(biāo)系統(tǒng)制造的天文觀測工具，但通過數(shù)字計算完全可以求出黃道坐標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。郭守敬于至元十六年（1279）制成的簡儀，在天文學(xué)史上，是一項偉大的發(fā)明創(chuàng)造。它比西方同類儀器早誕生三百多年。

在古代，黃道比赤道難確定。因為恒星都是東升西墜的，所以黃道坐標(biāo)不如赤道坐標(biāo)觀測天體運動方便。古代歐洲天文學(xué)家采用黃道坐標(biāo)系統(tǒng)觀測天象，這就妨礙了他們對宇宙形體的精確測量。在西方，丹麥天文學(xué)家第谷被譽為“星學(xué)之父”。西方人認(rèn)為第谷奠定了近代天文觀測的基礎(chǔ)。其實，第谷是間接從一位了解中國天文科學(xué)技術(shù)的 *** 人那里得到啟發(fā)，在汶島設(shè)立天文臺，拋棄黃道坐標(biāo)，采用赤道坐標(biāo)，依照中國渾儀原理，于1598年制造出西方第一臺大型赤道式天文儀器，進行星象觀測，獲得豐碩成果。后來，第谷的觀測資料傳給約翰內(nèi)斯·開普勒，幫助開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運行規(guī)律，而行星運行規(guī)律又給提出萬有引力定律的英國科學(xué)家牛頓以重要啟迪。事實證明，近代西方天文學(xué)家取得的巨大成就，或直接或間接地受惠于古代中國天文學(xué)家的發(fā)明。英國學(xué)者R·坦普爾在《中國的創(chuàng)造精神》一書中指出：赤道坐標(biāo)體系是一項幾乎無人了解的、中國人對近代西方科學(xué)的一個貢獻。

四、天體坐標(biāo)位置常用的儀器

天體坐標(biāo)位置常用的儀器是“渾儀”。

渾儀，是中國古代的一種天文觀測儀器，是以渾天說為理論基礎(chǔ)制造的、由相應(yīng)天球坐標(biāo)系各基本圈的環(huán)規(guī)及瞄準(zhǔn)器構(gòu)成的古代天文測量天體的儀器。

渾儀的最基本構(gòu)件是四游儀和赤道環(huán)。四游儀由窺管和一個雙重的圓環(huán)組成。窺管是一根中空的管子，類似于近代的天文望遠(yuǎn)鏡，只是沒有鏡頭。雙重圓環(huán)叫四游環(huán)，也叫赤經(jīng)環(huán)，環(huán)面上刻有周天度數(shù)，可以繞著極軸旋轉(zhuǎn)，窺管夾在四游環(huán)上，可以在雙環(huán)里滑動。而且中國現(xiàn)存最早的渾天儀制造于明朝，陳列在南京紫金山天文臺。

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