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    蘇頌的水運儀象臺

    中國歷史博物館和英國科技博物館等博物館收藏了等比例復原的蘇頌設計的水運儀象臺。這座巨大的天文鐘高約10米,是利用水輪為原動力帶動儀器運轉的自動化天文鐘,設計十分精妙,是世界上最早的天文鐘。

    蘇頌(公元1020-1101年),字於容,泉州南安(今福建泉州西北)人,歷任重要官職,又是傑出的科學家和科技工作的組織者。元祐三年(公元1088年),在他的倡議和領導下,創制了一座天文計時儀器——水運儀象臺。水運儀象臺是一座底部為正方形,下寬上窄的木結構建築,高36.65尺(約合12米),寬21尺(約合7米)。臺分三層:上層放有觀測天體的渾儀;中層是演示天象的渾象;下層是使渾儀、渾象隨天體運轉而報時的計時儀器,它的機械裝置叫“晝夜機輪”。

    水運儀象臺有一組“銅壺滴漏”式的裝置:在一個木架上設兩個水槽,高的是天池,低的是平水壺。平水壺中的水流入全臺機械結構的原動輪(樞輪)的水斗。樞輪是由36個水斗和鉤狀鐵撥子組成的由水力推動的機輪。樞輪運轉的速度由一組叫“天衡”系統的槓桿裝置控制。天衡系統對樞輪的這種擒縱控制,與現代鐘錶的關鍵部位——錨狀擒縱器(俗稱卡子)——的作用十分相似。可以毫不誇張地說,水運儀象臺的“天衡”系統是現代鐘錶的先驅。英國著名的科技史專家李約瑟博士研究了蘇頌的水運儀象臺後,在其所著的《中國科學技術史》中說:中國在14世紀歐洲發明鐘錶以前,“就已有了裝有另一種擒縱器的水力傳動機械時鐘。”

    樞輪通過幾組齒輪使計時儀器和天文儀器分別按一定的速度轉動,蘇頌在《新儀象法要》中稱之為“以水激(樞)輪,輪轉而儀象皆動”。臺上層的渾儀是觀測天體執行的儀器,它透過齒輪和樞輪軸相連而隨天體運轉,與現代望遠鏡有轉儀鍾控制而隨天體轉動一樣。臺中層的渾象是一個球體,球面佈列天體的星宿位置。渾象和臺下層的晝夜機輪軸相接,隨機軸由東向西轉動,和天體視運動一致,使得球面星座位置和天象相合。而晝夜機輪則能夠隨天象推移使小木人出來敲鐘、擊鼓、示牌等,準確地報告時辰。

    水運儀象臺頂端還設有九塊活動的屋板,雨雪時閉合,防止對儀器的侵蝕,觀測時可以自由拆開。這種活動屋板是現代天文臺可以開合的球形臺頂的祖先。

    蘇頌領導創制的水運儀象臺,實際上是一座設計非常巧妙,利用水輪為原動力帶動儀器運轉的自動化天文鐘。在公元11世紀就能製造出如此複雜的天文鐘,這充分顯示了中國古代科學技術的先進水平。

    斯特拉斯堡大教堂的天文鐘

    斯特拉斯堡大教堂自14世紀以來,一共有三座的天文鐘。第一座建於1352年和1354年之間,16世紀初停止執行。第二座鐘由康拉德·達斯龐迪斯設計,建於1547年到1474年間,於1788年或1789年停止執行。大約50年後,簡·巴普蒂斯特·施維爾戈帶領30名工人建造了一座新的天文鐘。這座鐘增加了很多天文和日曆的功能,被認為是第一座完全用機械的方法計算日曆的鐘。

    布拉格舊市政廳裡的天文鐘

    捷克布拉格的舊市政廳裡天文鐘是最著名的天文鐘之一,它被稱為PragueOrloj。鐘的核心部分完成於1410年。鐘盤上畫著代表地球和天空的背景,並且有四個主要的移動的圓盤,分別是黃道十二宮圓盤,老捷克時間表,太陽和月亮。1870年,一個日曆盤增加在鐘的下方。

    第二次世界大戰期間,這座鐘幾乎被納粹主義的戰火燒燬。1948年鐘被修復,1979年再次修理。根據當地古老的傳說,如果鐘沒有妥善維護,這個城市就會面臨災難。

    奧洛穆茨的天文鐘

    捷克摩拉維亞省的省會城市奧洛穆茨的市中心廣場上也有一個設計精巧的天文鐘。

    隆德大教堂的天文鐘

    瑞典隆德大教堂的天文鐘建造於1424年左右。1837年這座鐘被收藏起來,1923年經過修理又放回遠處。當它執行的時候,你可以聽見曲子“Indulcijubilo”從教堂裡最小的管風琴裡傳出來。鍾平時每天演奏兩次,時間為中午12點和下午3點。週日第一次演奏在下午1點,而不至於打斷了週日的早禮拜。鐘上面部分是天文學鐘,它表示了不同階段的月亮和太陽落下的位置。鐘的下面部分是一個日曆板,目前的這塊日曆板顯示了從1923年到2123年的日曆。

    哥本哈根市政廳的天文鐘

    哥本哈根市政廳有一座完整的天文鐘,放置在一個玻璃小櫥內。這座鐘整整設計了50年,由業餘天文學家和職業制鐘匠簡斯·奧爾森設計。有一些部件的設計參考了斯特拉斯堡天文鐘。鍾在1948年到1955年間組裝成功,開始執行。1995年到1997年鐘被大規模重修。

    拉斯馬斯·澤爾訥斯設計的天文鐘

    挪威的拉斯馬斯·澤爾訥斯是最出色天文鐘設計者之一。他的設計複雜精確,在0.70x0.60x2.10m的尺寸就可以製作出精密的天文鐘,包括了太陽和月亮的位置、儒略曆、格里曆、恆星時、格林尼治標準時間、當地時間,還包括閏年、日食、月食、當地日出日落的時間、潮汐、太陽黑子週期。它還顯示了一些其它的恆星,如週期為248年的冥王星執行軌道和週期為25800年的地球軸線歲差。所有的齒輪都是由黃銅製作,並鍍金,鐘盤鍍銀。

    澤爾訥斯根據自己對星空的觀察,還製作了一些有用的工具。這個出色的天文鐘很可能是最後一座由一個真正的制鐘高手獨立手工完成的傑作。這件作品,是機械時代的一個象徵。這座鐘曾經在美國伊利諾州羅克福德時代博物館和芝加哥科學工業博物館。2002年,鐘被人收購,至今下落不明。

    其它天文鐘

    很多歐洲的城市都有天文鐘。你可以在各地看到他們,如威爾士大教堂、艾希特、奧特里聖瑪麗、溫伯恩明斯特、漢普頓宮、溫特圖爾、克雷莫納、斯普利特、曼切華、佈雷西亞、羅斯基勒、明斯特等等。

    法國魯昂有一座14世紀的天文鐘,位於GrosHorloge街上。法國里昂的聖瓊斯大教堂也有一座14世紀的天文鐘。

    瑞士首都伯爾尼的Zytglogge鐘樓有一座16世紀的天文鐘。

    座鐘,由於座鐘的廣泛應用,因此有很多天文座鐘。在17世紀,奧古斯堡的學徒想成為制鐘高手,必須設計和製作一個高手級的鐘,如天文座鐘。倫敦的大英博物館儲存了一些天文座鐘。

    巴黎郊外的凡爾賽宮有一個華麗的洛可可風格的天文座鐘,它由一個制鐘師和一個學徒花費了整整12年製作而成,於1754年獻給路易十五。

    表, 近代,獨立制鐘師克里斯汀·範德克勞製作了一個天文腕錶,命名為“Astrolabium”,之後又設計了“Planetarium2000”,“Eclipse2001”和“RealMoon”系列。瑞士的鐘表公司UlysseNardin也推出了數款天文腕錶“Astrolabium”、“Planetarium”和“TelluriumJ.Kepler”。

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