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古人是怎麽用渾天儀的?

2014-08-19科學

渾儀有留下來的原件,在紫金山天文台有。

原理也不復雜。這不是用來算命或是演示天象的,這是用來 測量天體的座標 的儀器。

天文學導論的課參觀了北京古觀象台,院子裏有個渾儀的復制品。講解員老師很棒,加上大部份都是天文系的學生,我們很容易就明白了渾儀的原理和操作。因為是復制品,我們還上手動了幾下。

可以看到渾儀從外到裏可以分成三層。裏面兩層可以轉(註意紅色圈),最內層有一個窺管,可以南北方向移動。整個渾儀的軸指向北天極,也就是與地球自轉軸平行。

使用時,將窺管對準想要測量的星星,窺管是空心的,指向星星的時候就可以穿過洞看到星星。最內層有刻度,透過窺管指示的刻度,就可以讀出天體的赤緯,反應天體在南北方向的位置。

同時,將第二層與最外層按照一定規律對齊,(也就是恒星時,與日期有簡單的對應關系),然後最內層在倒數第二層上,在赤道環上就可以讀出天體的赤經,在黃道環上就可以讀出黃經。這兩個量反應東西方向的位置。

我們可以看到渾儀上體現了常用的天文座標。最外層,地平圈和子午圈,是地平座標;中間,天赤道,二分圈,二至圈,是赤道座標,黃道,是黃道座標。

換個方向看


當然這些都是基於現在的座標系的定義來說的,古人用的可能不太一樣,比如「去極度」,其實就是90°-赤緯。原理一樣的。

其實外表看起來很玄乎的儀器其實有非常科學的原理!畢竟在古代觀象台要負責制定歷法,所以測量什麽的還是需要很精準的。中國的歷法一直遙遙領先,沈括的十二氣歷,郭守敬的授時歷,精度與現在的格裏歷相當,但早幾百年。十二氣歷甚至被認為比格裏歷還要好。