测绘科普
浑仪和简仪是一种什么仪器
来源:国家测绘局国土司 时间:2016-04-25

到南京紫金山天文台参观,人们会看到两架奇特的古代仪器。其中结构复杂,环环相套的叫浑仪;两组支柱支撑着双环的叫简仪。它们是明代制造的,是我国珍贵的文化遗产。

浑仪高约2.75米,长约2.48米,宽约2.46米。简仪高约2.5米,长约4.4米,宽约2.9米。都用青铜铸成,结构牢固,工艺华美,近看高大,远看玲珑,是我国古代科学技术、冶铸技巧,机械制造等方面高度发展的结晶,真是巧夺天工的天文仪器,罕见的艺术珍品。

在我国古代,浑仪是用来测量天体球面坐标的一种仪器。在战国时代已经开始制造了,不过那时不一定称为浑仪。浑仪结构复杂,是由一环套一环的同心圆环构成,好像一个镂空的球体,这些圆环分别代表地平圈、子午圈、赤道圈、赤经圈、黄道圈和白道圈。东汉时的天文学家张衡说过:“立圆为浑”,因此称这种仪器为浑仪。

浑仪在应用过程中,不断得到改进,但总的思路是增多圆环,致使结构愈加复杂,遮挡星空的范围增多,影响观测。此外,要求多重圆环安装要同心,这是十分困难的,由此导致浑仪产生偏心差。到了北宋,科学家沈括首先在浑仪上取消了白道环,开辟了浑仪向简化方向发展的新途径。到了元代,郭守敬、王恂等科学家在沈括的基础上对浑仪又进行了大规模改进,创造了新的简仪,简仪进一步取消了黄道环。这样,简仪从浑仪的复杂结构中分离出来,分解成由赤道环和赤经环组成的赤道经纬仪和由地平环及地平经环组成的地平经纬仪两个独立的仪器。这样的简仪结构十分简单,大大增加了观测的视野,克服了浑仪的两个最大缺陷,大大提高了观测精度。赤道经纬仪和地平经纬仪是分装在同一个长方形的铜基座上,总称为简仪。

观测时只要转动赤道经纬仪的赤经双环和窥管,就可以观测到天球上任何位置的星星,并从赤经双环刻度上读得该天体的去极度。至于天体的赤经值,则可在转动南端的赤道环上求得。简仪的地平经纬仪实际上是一个新的创造。观测时,只要转动立运双环和窥管,就可以测得任一天体的方位角和高度角。

在岁月沧桑中,浑仪和简仪饱经风霜。1900年八国联军进占北京,法军将简仪抢到法国大使馆,过了几年才归还;德军将浑仪抢到德国波茨坦,到1921年才归还我国。“九·一八”事变后,浑仪和简仪迁至南京紫金山。日军占领南京后肆意损毁仪器。新中国成立后,这些仪器才得到很好的保护。