参观南京紫金山天文台古天文仪器和子午仪室展厅

中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一,天文学也是中国古代最发达的四门自然科学之一,其他包括农学、医学和数学,天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造、卓有见识的宇宙观等,在世界天文学发展史上,无不占据重要的地位。

中国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代,就设立了专职的天文官,专门从事“观象授时”。早在仰韶文化时期,人们就描绘了光芒四射的太阳形象,进而对太阳上的变化也屡有记载,描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太阳黑子。

公元16世纪前,天文学在欧洲的发展一直很缓慢,在从2世纪到16世纪的1000多年中,更是几乎处于停滞状态。在此期间,中国天文学得到了稳步的发展,取得了辉煌的成就。中国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面,即:天象观察、仪器制作和编订历法。

中国最早的天象观察,可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星,以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象,都有着悠久而丰富的记载,观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高,达到使今人惊讶的程度,这些记载至今仍具有很高的科学价值。在中国河南安阳出土的殷墟甲骨文中,已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时,我们祖先的天文学已很发达了。举世公认,中国有世界上最早最完整的天象记载。中国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。

中国天文学在公元前5世纪以后逐渐形成了自己的体系,发展出以二十八宿和北极为基准的赤道天文坐标系统,创制了圭表、漏壶、浑仪、简仪和水运天像台等天文仪器。

中国古代的天文学研究,不仅为服务于政治和农业的历法制定提供了基础,而且也发展了具有独特哲理的宇宙观,包括无限宇宙的概念、天地的结构模型、宇宙的生成演化和天人关系。

紫金山天文台不仅是我国现代天文学的摇篮,而且还聚集了中国古代天文学的辉煌成果。现台内仍保存了明、清时代复制的古天文仪器件,还拥有我国自制的60厘米折反射望远镜等。浑仪、简仪、圭表为明代复制品。

天球仪铸造于清代末期,用以演示日、月五星等天体运行情况。

明代置于南京北极阁山上观象台内,清代运到北京,1934年运回南京,现放在紫金山天文台内。东汉张衡,三国王蕃,刘宋时期的钱乐之都曾造过这种仪器。它用以表现恒星和星座位置,并能演示天体的周日运动。1900年八国联军入侵北京古观象台被劫殆尽,清政府于1903年复制此仪。

天球仪是古代天文演示仪器,根据毁于战火的明代正德年间铸造的天球仪原型缩半铸造。为青铜铸造的、可以旋转的天球仪。球径三尺,嵌有1449颗铜钉,代表人类肉眼所能看见的1449颗较为明亮的星星。另标有黄道、赤道、银河等,主要用于演示天体周日运动、估算恒星之间的相对坐标位置。

铜球安装在轴上,可以旋转;轴的两端分别代表南北天极。它沿袭了中国古代的星名和星座划分,整个仪体安装在由子午圈和地平圈组成的框架中,两圈分别刻以度分和12时32方位。天球仪用来演示天体的东升、西落,以及一年四季的昼夜长度变化,使观者如临其境,亲自感受到地球自转的基本原理。

地平经纬仪,它是用来测定天体地平坐标的仪器,此仪与天体仪一起,都是清代康熙年间复制的。

地平经纬仪

地平经纬仪主要由地平圈、象限环、立柱、窥镜四部分构成。

浑仪,古称浑天仪,是测量天体位置和运动的仪器。

浑仪

浑仪是以浑天说为理论基础制造的、由相应天球坐标系各基本圈的环规及瞄准器构成的古代天文测量天体的仪器。浑仪的制造始于汉落下闳,到了唐代,由天文学家李淳风设计了一架比较精密完善的浑天黄道仪。元代的天文学家郭守敬将其简化,创制了简仪。中国现存最早的浑天仪制造于明朝,陈列在南京紫金山天文台,就是这个了。

浑天说是中国古代的一种重要宇宙理论,认为“浑天如鸡子,天体圆如蛋丸,地如鸡中黄”,天内充满了水,天靠气支撑着,地则浮在水面上。浑仪是以浑天说为理论基础制造的。在古代,“浑”字含有圆球的意义。古人认为天是圆的,形状像蛋壳,出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸,地球则是蛋黄,人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置。因此,把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”。

浑仪是中国古代用于测量天体球面坐标的观测仪器。它是由一重重的同心圆环构成,整体看起来就像一个圆球。有资料表明,在公元前4世纪中叶,中国就已经使用浑仪观测天象了,比古希腊早约60年。随着时代的推移,浑仪的制作越来越精密,结构越来越合理、适用。唐代天文学家李淳风创造了由三层同心圆环组成的浑仪,使浑仪结构臻于完善。此后历代所造的浑仪都保持着这种科学结构。

现存明制浑仪,主体由三层同心圆环组成,外层为三道固定不动的圆环,称为“六合仪”,它是用来确定浑仪的安装方位,提供地平坐标系统。中层为四道圆环组成的一个整体,称为“三辰仪”,可在六合仪内绕轴转动,它实际上是一个赤道坐标系统,用来标明星辰在赤道坐标系统中的位置。后期又增加有黄道坐标系统。内层是一平行双环,中间夹装一个方形窥管,可绕双环圆心任意转动,称为“四游仪”。此窥管相当于现代的天文望远镜,人们通过窥管圆孔可以瞄准天上的星辰,窥管所指的方位则可以通过四游、三辰两仪圆环上的刻度测定。我国古代传统标志星体天文坐标的两个基本数据——入宿度和去极度,就是用浑仪测定出来的,刊载于历朝正史天文志和律历志中,成为研究我国古代天文学发展历史的珍贵资料。

明制浑仪不仅是一架古老精密的科学仪器,而且也是一件精美绝伦的艺术珍品。它由四龙柱、一云柱支撑,四角台则以四云山装饰,造型紧凑谐调,浑然天成。

龙柱强健雄伟,盘旋上腾,振鬈欲飞。

云山耸起,两相呼应,相得益彰。基座四侧刻铸奇花异兽,线条流畅,技法超群。

浑仪旁边的小屋是“子午仪”室

子午仪室是紫台最早落成的建筑,为安设子午仪而建。

下层有一地下室,安设电气主钟二具,这是因为天文钟和子午仪关系最密切,放在一起最是相宜。地下室用木屑填实四周,温度终年不变。

子午仪室门

子午仪室内

子午仪室活顶、活窗由上海远大铁工厂根据瑞士制子午仪工厂附来的图纸制造。

子午仪室内的古代天文学家像:一行、张衡。

一行(683—727)唐高僧,天文学家。俗姓张,名遂,巨鹿(今属河北邢台)人,21岁从荆州景禅师出家,旋从嵩山谱寂学禅,后从善无畏,金刚智学密法,又参与善无畏译场,翻译《大日经》。精通历法和天文。与梁令瓒同制黄道游仪,用以重新测定150余颗恒星的位置,发起在全国12地点进行天文观测;并根据南宫说等一组的测量,归算出相当于子午线纬度的长度。著有《大日经疏》,并订《大衍历》等。

张衡(78年—139年),字平子。汉族,南阳西鄂(今河南南阳市石桥镇)人,南阳五圣之一,与司马相如、扬雄、班固并称汉赋四大家。中国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家,在东汉历任郎中、太史令、侍中、河间相等职。晚年因病入朝任尚书,于永和四年(139年)逝世,享年六十二岁。张衡为中国天文学、机械技术、地震学的发展作出了杰出的贡献,发明了浑天仪、地动仪,是东汉中期浑天说的代表人物之一。

子午仪室内的古代天文学家像:郭守敬、祖冲之。

郭守敬(1231年-1316年),字若思。邢州邢台县(今河北省邢台市)人。元朝著名的天文学家、数学家、水利工程专家 [1] 。早年师从刘秉忠、张文谦,官至太史令、昭文馆大学士、知太史院事,世称“郭太史”。元仁宗延祐三年(1316年),郭守敬逝世,享年八十六岁。著有《推步》、《立成》等十四种天文历法著作。郭守敬在天文、历法、水利和数学等方面都取得了卓越的成就。 [2] 他自至元十三年(1276年)起,奉命修订新历法,历时四年,制订出了通行三百六十多年的《授时历》,成为当时世界上最先进的一种历法。为修订历法,郭守敬还改制、发明了简仪、高表等十二种新仪器。至元元年(1264年),郭守敬奉命修浚西夏境内的古渠,更立闸堰,使当地农田得到灌溉。至元二十八年(1291年),郭守敬任都水监,负责修治元大都至通州的运河,耗时一年,完成了全部工程,定名通惠河,发展了南北交通和漕运事业。

祖冲之(429-500),字文远。出生于建康(今南京),祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县),中国南北朝时期杰出的数学家、天文学家。祖冲之一生钻研自然科学,其主要贡献在数学、天文历法和机械制造三方面。他在刘徽开创的探索圆周率的精确方法的基础上,首次将“圆周率”精算到小数第七位,即在3.1415926和3.1415927之间,他提出的“祖率”对数学的研究有重大贡献。直到16世纪,阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了这一纪录。由他撰写的《大明历》是当时最科学最进步的历法,对后世的天文研究提供了正确的方法。其主要著作有《安边论》《缀术》《述异记》《历议》等。

子午仪 ,专门设计的望远镜,用来观察通过子午线时的天体的一种天文仪器。又称中星仪。子午仪由望远镜、目视接触测微器、寻星度盘、挂水准器、太尔各特水准器以及望远镜支座等部分构成。它有一折轴望远镜放在正指东西方向的水平轴上,可在子午面内旋转。水平轴的一端装有目镜测微器,用以观测恒星经过子午圈的时刻,垂直寻星盘仅供观测时寻星之用。若在子午仪上附装泰尔各特水准器,也可用来测定纬度。

子午仪具有工作性能可靠,能够全球、全天候定位,定位精度高(1968年的精度为70m,1976年提高到30m),自动化程度高等优点。但是该系统不能实现连续定位,由于系统布设的卫星数少(最多的时候只有6颗),因此在全球范围来看1天只能定位20次左右,有的地方甚至8~12h才能定位1次,而且1次定位的观测时间长达10~16nin,不能实现实时定位。不仅如此,子午仪系统最致命的缺陷是卫星轨道漂移严重,这样,随着时间的推移,系统的性能将大大降低,从而使得子午仪卫星导航系统的应用受到了较大的限制。1996年,退出了历史舞台。

中星仪,观测恒星过中天(过观测站子午圈)时刻的一种天体测量仪器,又称子午仪。结构与子午环相似,但没有精密度盘。利用中星仪可以精确地测定恒星过中天的时刻,以求得恒星钟的钟差,从而确定世界时、恒星赤经和基本天文点的经度。

仪器主要部件是望远镜、目镜测微器、挂水准器和寻星度盘,有的中星仪上还附有太尔各特水准器。望远镜垂直装在东西方向放置的水平轴上,这样望远镜的视准轴正好在子午面内。中星仪是1684年丹麦人罗默发明的。这架中星仪是购自德国,从民国时代就在紫金山天文台使用了,现已退役。

秤漏是一种特殊类型的漏刻,是用中国秤称量流入受水壶中水的重量来进行计时的仪器。它是北魏道士李兰于5世纪发明的。

出土于内蒙古杭锦旗的青铜漏壶,古代计时器;近代航海钟。

燕肃莲花漏是中国古代主要的计时工具之一,是第一个使用分水壶的装置。它是由北宋天圣年间龙图阁待制燕肃发明创制的,因受水壶的壶盖上饰有金色的莲花而得名,在北宋时风行各地。

雪特摆钟,1924年英国制造,24小时误差千分之几秒,是当时最准的钟。这种时钟由主、辅两套摆钟组成:主钟的钟摆在真空中摆动,通过电磁装置将摆动的周期传递到辅钟上。辅钟除起守时功能外,基本不会对主钟产生任何影响。

雪特摆钟(子钟)

雪特摆钟(母钟)

铜壶滴漏,即漏壶。它是中国古代的一种自动化计时(测量时间)装置,又称刻漏或漏刻。

此件滴漏是中国古代的计时工具,由广州人冼运行、杜子盛等铸造于元延祐三年(公元1316年)。

整件滴漏由四个铜壶组成,分别是日壶、月壶、星壶、受水壶。也有一种说法称为日天壶、夜天壶、平水壶和受水壶。日壶壶壁铸有圆形太阳图,月壶壶壁铸有月形图,星壶壶壁铸有北斗七星图,受水壶壶壁铸有八卦图。使用时四壶自上而下依次安放,最上为日壶,最下为受水壶。在日、月、星壶的底部各有一个出水的龙头。受水壶壶盖正中立一铜表尺,上有时辰刻度,自下而上为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。铜尺前放一木制浮箭,木箭下端是一块木板,称作浮舟。壶身刻有关于制作年份和人员的文字。返回搜狐,查看更多

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