浑天仪是干什么的(东汉黑科技“浑天仪”,是世界上第一架用水力发动的天文仪器)

漏水转浑天仪简称浑天仪,为东汉科学家张衡于公元117年设计并制造的一件天文仪器,是有明确历史记载的世界上第一架用水力发动的天文仪器。

浑天仪器通过转动机械,把浑象和漏壶结合起来,以漏壶流水控制浑象,使它与天球同步转动,以显示星空的周日视运动,实现机械日历功能

浑天仪是干什么的(东汉黑科技“浑天仪”,是世界上第一架用水力发动的天文仪器)

浑天仪

中国天文学发展的历史悠久,张衡继承和发展了前人的成果

到汉代已有盖天、宣夜和浑天等学派。盖天说认为,天如盖,盖心是北极,天盖左旋,日月星辰右转。宣夜说认为天无定形,日月星辰“自然浮生虚空之中”,并不附着于“天体”之上。浑天说认为天如蛋壳,地如蛋黄,天地乘气而立,载水而行。

宣夜说后来不幸失传了,盖天、浑天两说并行,竞相争鸣,比较科学的浑天说渐占上风。同时,观测天象的仪器也不断出现,如武帝时洛下闳制造了浑天仪,宣帝时耿寿昌又造了浑天仪,和帝时崔瑗的老师贾逵更制造了黄道铜仪。

张衡继承和发展了前人的成果。任太史令后,他更加勤奋地“研核阴阳”,终于“妙尽璇玑之正”。元初四年(公元117年),一件成就空前的铜铸浑天仪,被张衡造了出来。浑天仪主体是几层均可运转的圆圈,最外层周长一丈四尺六寸。各层分别刻着内、外规,南、北极、黄、赤道,二十四节气,二十八列宿,还有“中”“外”星辰和日、月、五纬等等天象。

仪上附着两个漏壶,壶底有孔,滴水推动圆圈,圆圈按着刻度慢慢转动。于是乎各种天文现象便赫然展现在人们眼前。这件仪器被安放在灵台大殿的密室之中。夜里,室内人员把某时某刻出现的天象及时报告给灵台上的观天人员,结果是仪器上、天上所现完全相符

浑天仪是干什么的(东汉黑科技“浑天仪”,是世界上第一架用水力发动的天文仪器)

浑天仪原理图解

漏水转浑天仪的妙用

漏水转浑天仪的主体是一个球体模型代表天球。球里面有一根铁轴贯穿球心,轴的方向就是天球的方向,也是地球自转轴的方向。轴和球有两个交点,一个是北极(北天极),一个是南极(南天极)。

北极高出地平面成36度角,这正是当时东汉首都洛阳的地理纬度。在球的外表面上刻有二十八星宿和其它恒星。在球面上还有地平圈和子午圈,天球半露在地平圈之上,半隐在地平圈之上。另外还有黄道圈和赤道圈,互成24度的交角。在赤道和黄道上,各列有二十四节气,并从冬至点起,刻分成三百六十五又四分之一度,每度又分四格,太阳每天在黄道上移动一度。

为了让浑天仪能自己转动,张衡采用齿轮系统把浑象和记时用的漏壶联系起来,用漏壶滴出来的水的力量带动齿轮,齿轮带动浑象绕轴旋转,一天一周,与天球同步转动。这样,就可以准确地把天象的变化表示出来,人在屋子里看着仪器,就可以知道某星正从东方升起,某星已到中天,某星就要从西方落下

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。