在中國科技館「華夏之光」展廳，有兩件圓環套圓環的大個兒裝置，分別叫做「渾儀」和「簡儀」，看到外觀，可能很多人都熟悉，不過，對它們的功能，就不是人人都了解了。其實簡單概括起來，這兩件裝置就是用來「測量天體位置」的。那麼，古人是如何使用這些裝置給天體定位的呢？今天，小編就在這裡跟大家說一說。
中國位於北半球，這個區域的人們夜晚向北方看過去，會看到北天極位於地平線上方一定高度，整個星空以北天極為中心不停轉動。中國古代宇宙觀的代表學說「渾天說」認為，天空及日月星辰如同一個繞軸旋轉的大球，大地在這個大球中央，旋轉軸在北天極與天空連在一起。
既然把天空想像成球，那麼要在這個大球上標明一顆星星的位置，就需要適合球面的坐標系統。現在我們在地球上標明一點，可以用經度和緯度，古人在天球上標明一顆星星，另有其他坐標系統。小編在這裡介紹其中的代表——赤道坐標系。赤道坐標系使用去極度和入宿度作為坐標，所謂去極度，就是所觀測星星相對北天極張開的角度，所謂入宿度，是指這顆星星距離西邊最近一個星宿（類似西方的星座，用來劃定天空的某一片區域）的經度差，因為星宿是一大片區域，所以選擇其中的一顆星（稱為該星宿的「距星」）作為坐標參照物。所觀測星星和距星的經度差就是這顆星星的入宿度。去極度和入宿度就相當於地球儀上的緯度和經度，可以把天空任何一點的位置標得清清楚楚。
出現於西漢的渾儀，就可以用於測量星星的去極度和入宿度，上面裝有赤道環和四遊環，分別和赤道平行和垂直，只要轉動圓環，把一個叫窺管的部件對準一顆星星，讀出圓環和窺管轉動的角度，就可以得到這顆星星的入宿度和去極度了。
除了赤道坐標系，還有地平坐標系等其他坐標系統，不同坐標系圓環的安裝方向也不同，後來，隨著天文觀測的發展，又有黃道環、白道環、子午環、二分環、二至環……越來越多的圓環被加在渾儀上。這些圓環彼此嵌套遮擋，用起來越來越不方便。於是，到了元朝，著名的天文學家郭守敬對渾儀進行了一次重大改進。他把赤道坐標系觀測部件和地平坐標系觀測部件分開，分別放在儀器的不同地方，其他零七八碎的黃道、白道什麼的都不要了。這套簡化後的天文觀測儀器就叫做簡儀。簡儀可不僅是對渾儀的簡化和再組裝，它還使用了類似瞄準十字絲、滾柱軸承、調平水槽等結構的部件，體現了機械技術的進步。
渾儀和簡儀，都是中國古代天文儀器的代表，除了它們，聰明的先賢們還設計製作過很多功能各異的天文觀測或演示儀器。古人運用這些儀器，長年不斷地觀測記錄著天象變化，留下了連續、詳細的天文記錄，對立法制定和農業生產都起到了重要的推動作用。
中國科學技術館展覽教育中心李博供稿