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古人是怎么用浑天仪的?

2014-08-19科学

浑仪有留下来的原件,在紫金山天文台有。

原理也不复杂。这不是用来算命或是演示天象的,这是用来 测量天体的坐标 的仪器。

天文学导论的课参观了北京古观象台,院子里有个浑仪的复制品。讲解员老师很棒,加上大部分都是天文系的学生,我们很容易就明白了浑仪的原理和操作。因为是复制品,我们还上手动了几下。

可以看到浑仪从外到里可以分成三层。里面两层可以转(注意红色圈),最内层有一个窥管,可以南北方向移动。整个浑仪的轴指向北天极,也就是与地球自转轴平行。

使用时,将窥管对准想要测量的星星,窥管是空心的,指向星星的时候就可以穿过洞看到星星。最内层有刻度,通过窥管指示的刻度,就可以读出天体的赤纬,反应天体在南北方向的位置。

同时,将第二层与最外层按照一定规律对齐,(也就是恒星时,与日期有简单的对应关系),然后最内层在倒数第二层上,在赤道环上就可以读出天体的赤经,在黄道环上就可以读出黄经。这两个量反应东西方向的位置。

我们可以看到浑仪上体现了常用的天文坐标。最外层,地平圈和子午圈,是地平坐标;中间,天赤道,二分圈,二至圈,是赤道坐标,黄道,是黄道坐标。

换个方向看


当然这些都是基于现在的坐标系的定义来说的,古人用的可能不太一样,比如「去极度」,其实就是90°-赤纬。原理一样的。

其实外表看起来很玄乎的仪器其实有非常科学的原理!毕竟在古代观象台要负责制定历法,所以测量什么的还是需要很精准的。中国的历法一直遥遥领先,沈括的十二气历,郭守敬的授时历,精度与现在的格里历相当,但早几百年。十二气历甚至被认为比格里历还要好。