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渾儀、渾象
、漏刻和圭表

佚名 2025-03-21 10:41:05

渾儀

、渾象
、漏刻和圭表

這個時期

，我國的傳統(tǒng)天文學(xué)發(fā)展到最高峰
。天文學(xué)各方面的水平都有較大的提高
，這里我們僅舉幾種天文常數(shù)為例
，即可見其一斑
。

關(guān)于回歸年長度，南宋《統(tǒng)天歷》(公元1199年編訂)和元代《授時歷》(公元1281年編訂)都取365.2425日，其誤差約22秒?div id="d48novz" class="flower left">

，F(xiàn)在我們所采用的公歷就是這一數(shù)值
，它是羅馬教皇格里高里于1582年頒行的?div id="d48novz" class="flower left">
！督y(tǒng)天歷》中還明確提出回歸年長度值古大今小的新概念
，并給出古今變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式，這在天文學(xué)史上具有重要的意義
。

關(guān)于冬至?xí)r刻的測定

，郭守敬等人的結(jié)果誤差小于0.5刻(1刻等于14.4分鐘)。

關(guān)于赤道歲差值的測算

，南宋時取得了77.57年差一度的結(jié)果
，較理論值77.37年差一度，非常接近
，在當(dāng)時世界居于領(lǐng)先地位
。

在交食周期研究方面，南宋取得4127個交點月與324個食年長度相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果

，可推算一食年長度為346.6199日
，與理論值之差僅約七秒鐘。而唐時測定的食年長度為346.6212日
，與理論值相差137秒鐘
。19世紀美國天文學(xué)家紐康提出與此等價的結(jié)果，備受天文學(xué)界推崇
，被稱為紐康周期
，但卻比我國晚了1000余年。

……

天文學(xué)的嶄新成就

，歷法的進步
，是與觀測儀器的進步分不開的。這時期
，我國古代的觀測儀器都有很大的進步
。

渾儀前面我們曾講到張衡改進過渾儀，張衡之后歷代又都有所改進

。特別是唐宋時期
，不少人都制造了新的渾儀。

隨著渾儀的改進

，環(huán)圈也不斷增長
，以致有八九個之多，遮掩了很大的天區(qū)
，校正
、安裝
、運轉(zhuǎn)都很不方便。所以宋以后渾儀出現(xiàn)了兩個方面的變革
，一是減少環(huán)圈
，二是改變一些環(huán)圈的安裝位置，以擴大視野
。

宋代的沈括就提出改變環(huán)圈位置的建議

，并取消白道儀。郭守敬進一步取消了黃道環(huán)
，并創(chuàng)制了簡儀
。簡儀設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)獨特
，是渾儀史上的一次革命
。它的赤道裝置是近代大型望遠鏡赤道裝置的原型，地平裝置是近代地平經(jīng)緯儀的先驅(qū)
，窺衡里所用十字線是現(xiàn)在天文望遠鏡里十字絲的祖先
。

水運儀象臺一行在張衡水運渾象的基礎(chǔ)上，設(shè)計制造了一臺“水運渾天”

。其結(jié)構(gòu)
，除有可自動運轉(zhuǎn)的渾象外，還安裝了自動報時器
，這是近代天文鐘的濫觴
。到北宋時，天文學(xué)家和醫(yī)藥學(xué)家蘇頌
，又主持制造了“水運儀象臺”
。它高達12米，寬約七米
，把渾儀
、渾象、報時器和圭表合成一體
。儀象臺以水力為動力
，通過復(fù)雜的齒輪系帶動運轉(zhuǎn)，能與天球的晝夜旋轉(zhuǎn)相吻合
，又設(shè)置有木人
，會擊鐘、擊鼓
、擊鉦報告時刻更籌的消長。其中已創(chuàng)制有近似近代機械鐘表里錨狀擒縱器的裝置
，是近代天文鐘的鼻祖
。臺頂設(shè)有可活動的屋面板，開了近代天文臺可開啟屋頂?shù)南群印?/p>

漏刻是我國古代的一種計時儀器，有水漏(浮漏)和沙漏二種

，而以浮漏為主
。公元1031年，北宋的燕肅對浮漏進行了重大的改進
。他首次采用漫流系統(tǒng)
，即讓浮漏中的水一直處于漫流狀態(tài)，使多余的水從浮漏上部小孔流出
，保證了浮漏有恒定的水位
，提高了計時的準確性。

圭表是我國古代測量日影長度的儀器

。元以前都是用八尺高表
，郭守敬進行了大膽創(chuàng)新，設(shè)立了四丈高表和景符測影法
。即在高表頂端安一根直徑三寸的銅橫梁
，景符是安在一個小框架上可轉(zhuǎn)動的薄銅片，中間開一小洞
。當(dāng)太陽過子午線時
，把景符放在水平的圭面上南北移動，并轉(zhuǎn)動銅片
，讓通過表頂?shù)墓饩€穿過小孔
，在圭面上形成米粒大小、正中帶有銅梁橫影的影像
。這樣
，就克服了以往測影時因陽光散射使影子不清的缺陷，提高了測量精度
。在光學(xué)測量儀器發(fā)展史上
，這是一個具有重大意義的成就。現(xiàn)今河南登封觀象臺故址
，還保存著郭守敬所創(chuàng)高表的遺址
。

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