中國古代有圭表、渾儀、簡儀,外國古代用什麼研究天文呢?

2021-01-21 科學塢

前兩天寫了一篇《中國古人是怎麼進行天文測量的?》,今天我們來一起看看,外國的古人是用什麼研究天文的。

一、一口深井

坐井觀天在中國不是一個好的詞彙,但一口井也能作為觀星的工具,確實讓人感覺腦洞大開了。這個事發生在公元前200多年(大約是中國的周朝末期到秦朝),古希臘有個天文學家叫做埃拉託斯特尼,他在夏至那天同時在兩地做了一個觀測太陽的實驗。其中一個觀測地點就是在塞恩城(今亞斯文)的一口深井裡,另外一個觀測地點在亞歷山大城。

通過測量太陽的天頂角,利用兩城之間的距離求出地球的周長為3.9萬千米。今天我們知道,這個數值是4.0076萬千米。在當時的技術條件下能達到這個精度,令人嘆為觀止。這得益於古希臘高超的幾何技巧。

二、子午象限儀

象限儀最早出現在古希臘,它的主要部件是一個90度的刻度盤,象限環豎邊上指天頂,下指地心,橫邊與地平線平行,橫豎兩邊相交於圓心。儀器的背面正中是數軸,軸兩端是圓的,象限環固定在數軸上,可做360度旋轉。

象限儀一般使用金屬製造,上面安裝可以轉動的窺管或準星,用於瞄準目標星,後來改用望遠鏡。用於測量太陽和行星的子午線高度,進而確定緯度、黃道傾斜角和觀測地點的恆星坐標。子午象限儀在子午面內安裝。

16世紀,丹麥天文學家第谷在汶島上建立了星堡天文臺,並研製了一系列的天體測量儀器,其中就有所謂的「大牆象限儀」。該儀器的90度銅製刻度圈安裝在南北方向的牆體上,讀數可以精確到10角秒,觀測者可通過在刻度圈上滑動的瞄準器和位於圓心處的小窗口瞄準天上的星,一個助手讀出鐘面時刻,另一個助手記錄觀測結果。

三、活動象限儀

活動象限儀與子午象限儀結構相同,但其可以繞垂直方位軸轉動,因此可以觀測到子午面以外的星。小型的可以手持的象限儀,由於有90度刻度盤,因此也被稱為「四分儀」,經常被用於航海定向、定時。與四分儀類似的還有60度刻度盤的,稱為「六分儀」。

四、地平經緯儀

地平經緯儀是在活動象限儀的基礎上裝上方位刻度盤改進成的儀器,實際上就是現代兼有方位刻度盤和高度刻度盤的經緯儀。現在很多家用的天文望遠鏡上都有這類裝置,只是在還沒有望遠鏡的時候,是用準星瞄準而已。

結束語

得益於古希臘在幾何學上的成就,古希臘的天文學取得了輝煌的成就。然而直到16世紀之前,國外的天文學還沉溺於佔星術之中,並沒有多大的發展。由於第谷、克卜勒、伽利略等一眾科學家的出現,藉助望遠鏡和這些天文儀器,在數學(包括幾何)的幫助下,國外的天文學得到了飛速發展。但到了今天,越來越多的中國大學開始開設天文專業,業餘天文愛好者也越來越多,相信中國人的天文時代已經到來,可能您就是下一個擁有偉大發現的小夥伴。

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