從水運儀象臺到簡儀:古代中國人用什麼仰望星空

日月星辰、東升西落，在漫長的歲月長河裡，古人勤奮觀天，勇於思考與探索，在天文學領域取得了令世人矚目的輝煌成就，為後人留下了極為寶貴的天象記錄史料。

古人觀星注重實用功能，常依據星宿出沒和位於天頂的時刻來判斷季節、節氣，以方便農業耕種、繁殖牲畜等。

通過對動物蟄伏、候鳥遷徙、植物枯榮等的長期觀察，人們發現了季節的變化規律；在具體的勞動實踐中，人們又發現，物候與太陽出沒的方位、中午日影長短及恆星的出沒變化相關。

於是，人們漸漸開始注意對天體星象的觀察，天文學也就這樣自然而然地產生了。

水運儀象臺

在這些抬頭仰望的古人中，發明地動儀的張衡就是位頂級的天文發燒友。

他研製了水運儀象，用水流的衝擊作為動力，使渾天儀轉動，精確地模擬天球上的各種現象，叫水運儀象。

而且，這種天文儀器歷朝歷代不斷有發展，到北宋時期發展到巔峰，就是水運儀象臺。

水運儀象臺於北宋年間落成，它是一個國家工程，由當時的宰相蘇頌主持建造，集觀測天象的渾儀、演示天象的渾象、計量時間的漏刻和報告時刻的機械裝置於一體，實際上是一座小型的天文臺。

整座儀器高約12米，寬約7米，總共分為三層，上層可以觀測天象，中層演示天象，下層是隨天象推移而有木人自動敲鐘、擊鼓、搖鈴，準確報時的三種功用。

英國科學家李約瑟等人都認為水運儀象臺「可能是歐洲中世紀天文鐘的直接祖先」。

為什麼要造這麼一臺精密的天文儀器？

首先，它體現了歷代皇家和天文學家對於「天人和一、精確測定天象」的孜孜不倦的追求。

另一方面，緣於北宋當時特殊的地緣政治環境，北邊有遼國和西夏，南邊有大理，它不是一個大一統的國家，但又要主張、宣揚自己的正統地位，所以要造這麼一個上應於天的頂尖天文儀器來彰顯。

簡儀

古人所造的水運儀象臺，沒有實物流傳下來，但另一個天文重器「簡儀」，還是有幸可見的。簡儀由元代天文學家郭守敬創製，用於測量天體的位置。

郭守敬等創製的簡儀，於清康熙五十四年（公元1715年）被傳教士紀理安（1655—1720 ）當作廢銅給熔化了。

現今保存在南京紫金山天文臺上的簡儀，和渾儀一樣，是明代正統年間的複製品。

儘管是複製品，依然飽歷風霜。

「

清光緒二十六年（公元1900年）八國聯軍侵入北京，法軍把簡儀搶去，運進法國大使館，過了幾年才歸還；德軍把渾儀運到德國波茨坦，第一次世界大戰戰敗後才歸還我國。

」

簡儀的主要裝置是由兩個互相垂直的大圓環組成。其中的一個環面平行於地球赤道面，叫做「赤道環」；另一個是直立在赤道環中心的雙環，能繞一根金屬軸轉動，叫做「赤經雙環」。

只要轉動赤經雙環和矽衡，就可以觀測天空中的任何天體了。

這是我國首先發明的赤道裝置，要比歐洲人使用赤道裝置早500年左右。

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後世科學史家總結簡儀的創新，認為它影響了後來歐洲的赤道天文學，它的機械結構也能夠為現代望遠鏡的赤道裝置所使用；至於水運儀象臺，它簡直就是現在一切機械鐘錶的鼻祖。

可以說，這兩個天文儀器的的確確做到了當時工藝水平和科學的極致。