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什么是漏水转浑天仪,古人发明它有什么的作用

  说起浑天仪,大家都知道,浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器,而浑象是古代用来演示天象的仪表。那么漏水转浑天仪你就知道吗?很多人也许都不了解,漏水转浑天仪可是历史记载的世界上第一架用水力发动的天文仪器。接下来小编带你了解漏水转浑天仪。

什么是漏水转浑天仪:

什么是漏水转浑天仪,古人发明它有什么的作用(失传了)

  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。

什么是漏水转浑天仪,古人发明它有什么的作用(失传了)

  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。

  漏水转浑天仪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。在浑天仪中应用到的齿轮机构和凸轮机构十分复杂,这中间的转动如果不使用逐渐减速的齿轮系统,很难作到。远在一千八百多年前的时候,中国古人就可以造出这样复杂的仪器是很值得自豪的。可惜的是,这套复杂的传动系统因为年代久远没有能够流传下来。

  在十七世纪发明望远镜以前,浑仪是所有天文学家测定天体方位的时候都缺少不了的仪器。不过中国的浑仪和古希腊的不同。我国最原始的浑仪可能是由两个圆环组成。一个是固定的赤道环(ErRE ′R′),它的平面和赤道面平行,环面上刻有周天度数。

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  一个是四游环(PMRP′M′R′),也叫赤经环,能够绕着极轴(POP′)旋转,赤经环上也刻有周天度数。在赤经环上附有窥管(M′OM),窥管可以绕着赤经环的中心旋转。观测某一天体M的时候,先按东西方向旋转四游环使它对准M,再把窥管上字母δ表示。显然P+δ=90°。

  r表示春分点,从春分点起沿赤道量a1叫距度,如果M1(a1,δ1)是二十八宿的距星,那么a2—a1就是M2(a2,δ2)的入宿度。我国古时就用入宿度和去极度来表示天体的位置,战国时期公元前四世纪中叶成书的《石氏星经》中就有这些数据了,这证明那时就已经有浑仪了。

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  在欧洲,首先系统地观测恒星方位的人是约公元前三世纪上半叶的古希腊天文学家阿里斯提鲁斯和铁木恰里斯,他们比石申约晚六十年,而所用的仪器,现在已经是一无所知了;据托勒玫(约90—168)《天文学大成》中的叙述,他们用的可能是以黄道坐标为主的浑仪。

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  利用沿赤道量度的大圆弧来表示恒星的位置是很方便的,因为所有恒星的周日运动(就是每天的东升西落)都是平行于赤道进行的;但是对于太阳来说就不合适了,因为太阳在恒星背景上的视运动轨道——黄道——和赤道有个二十三度多的交角。

  为了更方便地测量太阳的位置,东汉中期的傅安和贾逵(30—101)就又在浑仪上安装了黄道环。可能是张衡又加上地平环(NFSF′)和子午环(NPE′SP′E),于是便成了完整的浑仪。《隋书·天文志》中介绍的东晋时候的前赵的孔挺于光初六年(公元323年)所作的浑仪是这种仪器结构方面的最早记载。北魏的斛兰于永兴四年(公元412年)用铁铸浑仪,在底座上添置了十字水跌,用来校正仪器的水准,这又是一个进步。

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  到唐代初年,由于工艺水平和科学技术的发展,李淳风进一步把浑合仪由两重改变成三重,就是在六合仪和四游仪之间再安装一重三辰仪。李淳风把张衡浑仪的外面一层——地平圈、子午圈和赤道圈固定在一起的一层叫做六合仪,因为中国古时把东、西、南、北、上、下这六个方向叫做六合;把里面能够旋转用来观测的四游环连同窥管叫做四游仪。

  在这两层之间薪加的三辰仪是由三个相交的圆环构成的,这三个圆环是黄道环、自道环和赤道环。黄道环用来表示太阳的位置,白道环用来表示月亮的位置,赤道环用来表示恒星的位置。中国古时把日、月、星叫做三辰,所以新增的这一重叫做三辰仪。

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  三辰仪可以绕着极轴在六合仪里旋转;而观测用的四游仪又可以在三辰仪里旋转。现在保存在南京紫金山天文台的明代正统二年到七年(公元1437年到1442年)间复制的浑仪,基本上就是按照李淳风的办法做的,所不同的是把三辰仪中的白道环取消了,另外加了二分圈和二至圈(过春分、秋分点和冬至、夏至点的赤经圈)。二分圈和二至圈是宋代的苏颂加上去的,白道环是同时代的沈括取消的。