张衡浑天仪,张衡浑天仪 有什么作用?原理是什么》?/

时间:2023-04-28 02:36:21编辑:揭秘君

张衡浑天仪

  众所周知,张衡制作的浑天仪,是一个演示星球运行轨迹的表演仪具。外形如同球形,因张衡主张浑天之说,所以称为浑天仪。从古时的记载中可得知,张衡做的浑天仪跟现在的天球仪一样。浑天仪赤道黄道皆印上二十四节气。浑天仪包含浑仪和浑象,浑象是由镶赤道,黄道,星宿,恒稳圈,恒显圈的大圆球组成的。浑天仪里面有望管可以测旦,定昏,天体赤道和夜半中星。  

  浑天仪复原图

  浑天仪的北极南极有根可以转的极轴。球形外围中间有一条水平环代表地平。有夹着北极轴南极轴并水平的双环,而双环中间就是子午线,可观测地面。转动星球的时候,高于地平环的星体即是星出,刚好到子午线的就是星中,而未达到地平环下的就是星没。天球中一些星星是在地平环上转动不会落下,这部分以一个北极做为圆心,小圆的半径为纬度,古时候称为内规。同时又以南极做为中心,把小圆半径的纬度做为外规。在外规内的天区永不会高升到地平以上。

  浑天仪上共有太阳,月亮,五星七个天体,和球体同时升起降落终日运转。要复制这么多复杂的运动当然不是古代的水平技术能达到的,所以一般就是依附在球体上并且可以用手移动的附加物。这些移动可以让太阳,月亮,五个星星和真正天空中的运行一样。

  写到这里,我不禁在想,浑天仪构思如此巧妙精密,不知道耗费了张衡当年多少心血。

张衡浑天仪 有什么作用?原理是什么》?/

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从《浑天仪图注》记载可以看出小浑是一个较浑天仪小些的木质圆球,在圆球上先画出一大圆为赤道,再画一个与之成24度交角的大圆为黄道,在黄赤道上均分成365又¼刻度,两者的起始都在冬至点。在赤道北极及其相冲处(即南极),各用针�一孔,作为圆球旋转轴的两端。取一长条竹篾,在其两头的中央各穿一孔,令这两孔之间的距离与圆球半个大圆弧的长度相等,将竹篾的两孔与南北两极相重合,竹篾则纵贯圆球,这时竹篾两孔间的连线必与圆球相切合,这是因为从北极到南极针孔中心间也正好等于182又5/8度,即半个大圆弧。沿中分线把竹篾削去一半,必须使中分线正好是竹篾两端孔中心的连线。从冬至点起,令竹篾的中分线沿赤道每隔一度移动一次,每一次均读出它与黄道相交的度值,就可以得知赤道每增一度时,黄道度或少或多于一度的数值。这多少之数即为黄赤道进退数。赤道度增率大于黄道度增率时,为多,为进数;;相反,为少,为退数。这是我国古代量度黄赤道进退数具体方法的最早、最详尽的记载。
小的浑天仪模型制成后,作为试验,试验准确了,然后再用铜来铸成正式仪器。在张衡谨慎、细心操作下,耗费了许多心血,经过了一年多的努力,这个仪器终于制造成功了。因为这个仪器是根据浑天理论来制造的,所以张衡就把那个用竹蔑编成的模型叫做“小浑”,铜铸的就定名叫做“浑天仪”。张衡的浑天仪在好些地方和近代的假天仪相似,不过近代的假天仪当然比它精密得多。
张衡制造的浑天仪是依据浑天原理而制成。其形状是个球形的东西,相当于现在的天球仪。浑天仪分做内外几层,每层都可以转动,中间有个铁轴贯穿球心,轴的方向就是地球自转的方向,轴和球体的接触有两个交点,即天球上的北极和南极。球的一半隐没在地平圈的下面,另一半显露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星,球面上还有黄道圈和赤道圈,二者成24度夹角,分列有二十四节气。从冬至点起(古代以冬至作为一年的开始),把圆分成365¼度,每度又细分成四个小格。球体外面有两个圆圈,一个是地平圈,一个是子午圈,外圈圆周长为一丈四尺六寸一分。天轴支架在子午圈上,和地平斜交成36度,就是说北极高出地平36度。这是洛阳地区的北极仰角,也是洛阳地区的地理纬度。这架仪器的构造,几乎囊括了当时所有先进的天文学知识。
为了使浑天仪能够按照时刻自己转动,张衡又设计了一组滴漏壶。滴漏壶是古代测知时刻的仪器,它用一个特制盛水的器皿,下面开个小孔,水一滴一滴流到刻有时刻记号的壶里,人们只要看到壶里水的深浅,就可以知道是什么时刻。当时没有发明钟表,我们的祖先就用它来测定时刻。张衡运用这个原理,设计了一组滴漏,巧妙地应用两个壶和浑天仪配合起来,利用壶中滴出来的水的力量来推动齿轮,齿轮再带动浑天仪运转,通过恰当地选择齿轮个数,巧妙地使浑天仪一昼夜转动一周,把天象变化形象地演示出来,人们就可以从浑天仪上面观察到日月星辰运行的现象。
张衡制成青铜浑天仪后,把它安装在一间密室里,用流水的力量使它转动。然后,让一个管理人关闭在室内,高声向站在观象台上的观察者报告说:浑仪上哪一颗星正在升起,哪一颗星正在达到天顶,哪一颗正在落下去。一切都准确地同天象相符。
在浑天仪和滴漏壶之外,张衡还创造了一种机械日历,叫做“瑞轮冥荚”。《晋书·天文志》记载:“至顺帝时张衡又制浑象……,以漏水转之于殿上室内。星中出没,与天相应。因其关戾,又转瑞轮冥荚于阶下,隋月虚盈,依历开落。”冥 荚是传说中的一种树,每天生一个荚,生到第15个以后,又每天掉一个荚,掉完以后再重新生长。受此启发,张衡创造了瑞轮冥荚,其内装有机关,在一个立轴上装上十五个具有凸轮作用的拨板,使它们依次分别作用十五个冥荚,各按着应有的时刻升起和降落。然后把瑞轮冥荚放在浑天仪殿房外面阶台旁边。接联到滴漏壶上去,也是利用漏水转动和浑天仪联动。它从每月初一起,每天转出一片木叶,到15日共转出15片,然后每天再转入一片,依次减少,到月落为止。因为阴历是和月亮的运行配合的,所以这种仪器不仅可以表示出日期,它还可以表示出月亮圆缺的增减情形,也就是按照阴历中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等顺序,一次又一次地循环旋转开合着,使人们从瑞轮冥荚上可获得类似活动日历的效用。

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