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  • 1 # 使用者9950077969921

    張衡不但是渾天論的完成者,而且還根據此種理論和實際天象觀測知識,於公元117年在洛陽研製成功了觀察天象的新型儀器——渾天儀。這是世界上第一臺用水力推動的大型天文儀器。?

    張衡觀測天象的地方叫靈臺,座落在洛陽平昌門南,靈臺就是當時的天文臺。這裡的總管是靈臺丞,屬太史令管轄,上面有候氣的、候風的、候日的、候星的等40多人,機構龐大,分工細密。張衡利用這一有利條件經過了無數次的觀察、研究、測驗,於公元116年(東漢安帝元初3年)首先製作出一個渾天儀的模型叫小渾。

    從《渾天儀圖注》記載可以看出小渾是一個較渾天儀小些的木質圓球,在圓球上先畫出一大圓為赤道,再畫一個與之成24度交角的大圓為黃道,在黃赤道上均分成365又?刻度,兩者的起始都在冬至點。在赤道北極及其相沖處(即南極),各用針?一孔,作為圓球旋轉軸的兩端。取一長條竹篾,在其兩頭的中央各穿一孔,令這兩孔之間的距離與圓球半個大圓弧的長度相等,將竹篾的兩孔與南北兩極相重合,竹篾則縱貫圓球,這時竹篾兩孔間的連線必與圓球相切合,這是因為從北極到南極針孔中心間也正好等於182又5/8度,即半個大圓弧。沿中分線把竹篾削去一半,必須使中分線正好是竹篾兩端孔中心的連線。從冬至點起,令竹篾的中分線沿赤道每隔一度移動一次,每一次均讀出它與黃道相交的度值,就可以得知赤道每增一度時,黃道度或少或多於一度的數值。這多少之數即為黃赤道進退數。赤道度增率大於黃道度增率時,為多,為進數;;相反,為少,為退數。這是中國古代量度黃赤道進退數具體方法的最早、最詳盡的記載。?

    小的渾天儀模型製成後,作為試驗,試驗準確了,然後再用銅來鑄成正式儀器。在張衡謹慎、細心操作下,耗費了許多心血,經過了一年多的努力,這個儀器終於製造成功了。因為這個儀器是根據渾天理論來製造的,所以張衡就把那個用竹蔑編成的模型叫做“小渾”,銅鑄的就定名叫做“渾天儀”。張衡的渾天儀在好些地方和近代的假天儀相似,不過近代的假天儀當然比它精密得多。

    張衡製造的渾天儀是依據渾天原理而製成。其形狀是個球形的東西,相當於現在的天球儀。渾天儀分做內外幾層,每層都可以轉動,中間有個鐵軸貫穿球心,軸的方向就是地球自轉的方向,軸和球體的接觸有兩個交點,即天球上的北極和南極。球的一半隱沒在地平圈的下面,另一半顯露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其它恆星,球面上還有黃道圈和赤道圈,二者成24度夾角,分列有二十四節氣。從冬至點起(古代以冬至作為一年的開始),把圓分成365?度,每度又細分成四個小格。球體外面有兩個圓圈,一個是地平圈,一個是子午圈,外圈圓周長為一丈四尺六寸一分。天軸支架在子午圈上,和地平斜交成36度,就是說北極高出地平36度。這是洛陽地區的北極仰角,也是洛陽地區的地理緯度。這架儀器的構造,幾乎囊括了當時所有先進的天文學知識。?

    為了使渾天儀能夠按照時刻自己轉動,張衡又設計了一組滴漏壺。滴漏壺是古代測知時刻的儀器,它用一個特製盛水的器皿,下面開個小孔,水一滴一滴流到刻有時刻記號的壺裡,人們只要看到壺裡水的深淺,就可以知道是什麼時刻。當時沒有發明鐘錶,我們的祖先就用它來測定時刻。張衡運用這個原理,設計了一組滴漏,巧妙地應用兩個壺和渾天儀配合起來,利用壺中滴出來的水的力量來推動齒輪,齒輪再帶動渾天儀運轉,透過恰當地選擇齒輪個數,巧妙地使渾天儀一晝夜轉動一週,把天象變化形象地演示出來,人們就可以從渾天儀上面觀察到日月星辰執行的現象。?

    張衡製成青銅渾天儀後,把它安裝在一間密室裡,用流水的力量使它轉動。然後,讓一個管理人關閉在室內,高聲向站在觀象臺上的觀察者報告說:渾儀上哪一顆星正在升起,哪一顆星正在達到天頂,哪一顆正在落下去。一切都準確地同天象相符。

    在渾天儀和滴漏壺之外,張衡還創造了一種機械日曆,叫做“瑞輪冥莢”。《晉書·天文志》記載:“至順帝時張衡又制渾象……,以漏水轉之於殿上室內。星中出沒,與天相應。因其關戾,又轉瑞輪冥莢於階下,隋月虛盈,依歷開落。”冥莢是傳說中的一種樹,每天生一個莢,生到第15個以後,又每天掉一個莢,掉完以後再重新生長。受此啟發,張衡創造了瑞輪冥莢,其內裝有機關,在一個立軸上裝上十五個具有凸輪作用的撥板,使它們依次分別作用十五個冥莢,各按著應有的時刻升起和降落。然後把瑞輪冥莢放在渾天儀殿房外面階臺旁邊。接聯到滴漏壺上去,也是利用漏水轉動和渾天儀聯動。它從每月初一起,每天轉出一片木葉,到15日共轉出15片,然後每天再轉入一片,依次減少,到月落為止。因為陰曆是和月亮的執行配合的,所以這種儀器不僅可以表示出日期,它還可以表示出月亮圓缺的增減情形,也就是按照陰曆中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等順序,一次又一次地迴圈旋轉開合著,使人們從瑞輪冥莢上可獲得類似活動日曆的效用。

    總之,張衡的《靈憲》和渾天儀都是中國古代天文學方面極其重要的科學成就。它一方面總結了古代天文學的珍貴成果和豐富經驗,另一方面刻意創新表示了運用科學儀器的卓越典範。尤其是渾天儀,這種精密的科學儀器提供了極其優秀的觀察天象的方法,對以後天文學的研究產生了很大的啟發和借鑑作用。??

    從上面的介紹可以看到是水力.

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