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。天的大圆分为365.25度,浑天旋轴两端分别称为南极、北极,赤道垂直于天极,黄道斜交着天的大圆,黄赤道交角为23.25度。 浑仪
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。
浑仪的最基本构件是四游仪和赤道环。四游仪由窥管和一个双重的圆环组成。窥管是一根中空的管子,类似于近代的天文望远镜,只是没有镜头。
双重圆环叫四游环,也叫赤经环,环面上刻有周天度数,可以绕着极轴旋转,窥管夹在四游环上,可以在双环里滑动。转动四游环,并移动窥管的位置,就可以观测任何的天区。赤道环在四游环外,上亦刻有周天度数,固定在与天球赤道平行的平面上。这样,就可以通过窥管观测到待测量的天区或星座,并得出该天体与北极间的距离,称“去极度”,以及该天体与二十八宿距星的距离,称“入宿度”。去极度和入宿度是表示天体位置的最主要数据。
一、多重环结构
浑仪的改进和完善,经历了一个由简而繁,而又由繁而简的历程。从汉代到北宋,浑仪的环数不断增加。首先增加的是黄道环,用以观测太阳的位置。接着又增加了地平环和子午环,地平环固定在地平方向,子午环固定在天体的极轴方向。这样,浑仪便形成了二重结构。唐代起,浑仪又发展成三重结构。最外面的一层叫六合仪,由固定在一起的地平环、子午环和外赤道环组成,因东西、南北、上下6个方向叫六合,故名。第二重叫三辰仪,由黄道环、白道环和内赤道环组成,可以绕极轴旋转。其中白道环用以观测月亮的位置。最里层是四游仪。北宋时,又增加有二分环和二至环,即过二分(春分、秋分)点和二至(夏至、冬至)点的赤经环。
二、简化、分立
多重环结构的浑仪虽是一杰出的创造,在天文学史上也起过重要的作用,但其自身也存在着两大缺陷。一是要把这么多的圆环组装得中心都相重合,十分困难,因而易产生中心差,造成观测的偏差。一是每个环都会遮蔽一定的天区,环数越多,遮蔽的天区也越大,这就妨碍观测,降低使用效率。 南京紫金山天文台的明朝浑仪