》都将天文仪器的制造和发展列为重要内容。
唐代是我国天文学发展的一个重要时期,在天文仪器的制作上也谱写了新篇章。在这方面,李淳风也是一个承前启后的重要人物。他所制造的浑仪又加了黄道圈、白道环,而且根据实际天象,二环位置可以转换。从李淳风开始,中国传统浑仪的三重圈结构(即六合仪、三辰仪、四游环)已基本固定下来,成为后代浑仪的定式。李淳风著的《法象志》是一本天文仪器著作,记载了他的研究成果。开元年间,僧一行和梁令瓒〔zan赞〕又造了一架浑仪。这架浑仪在外重的六合仪上去掉赤道而增加了卯酉圈,因而外重为子午、卯酉、地平三圈交合,中间的三辰仪,也由三个大圆构成,赤道上每隔一度打一圆孔,表示赤道与黄道的交点。黄道环根据实际天象放到相应的一对圆孔中固定。这样的装置可使黄道在赤道内游动,故名黄道游仪。一行等人的浑仪达到了完善阶段,但其结构的复杂性也达到了高峰。为了实现唐玄宗要求制作更精巧的天文仪器的愿望,一行和梁令瓒又研制了“开元水运浑天俯视图”。这是继张衡和隋朝耿询之后的第三架水运浑象。这架浑象在天球外又增套了两个环,一个环上运行太阳,一个环上运行月亮,并有木人击鼓敲钟报时。一些研究人员认为这架水运浑象已使用了擒纵装置。关于一行等人的工作,《新唐书·天文志》和《旧唐书·天文志》都有记载。
宋元时代是我国天文仪器发展的高峰。宋代从太平兴国四年(公元979年)至元祐七年(公元1092年)不到百年内,创制了五大浑仪,每架用铜都达两万斤左右,在数量和规模上为历代王朝之冠。据《宋史》记载,燕肃在公元1031年发明了莲花漏壶,首次使用了漫流系统,也就是在漏壶上部开孔,使多余的水由此溢出,以保持水位的恒定。燕肃的发明最终取代了唐宋以来普遍使用的秤漏。宋代对天文仪器的改革是全方位的。1074年沈括向朝廷连上三道奏本——《浑仪议》、《浮漏议》、《景表议》,后人合称《浑仪浮漏景表三议》。这是中国古代重要的天文仪器专著。在三篇奏本中,沈括回顾了历代天文仪器制作的历史及其优缺点,提出了改革建议。如在漏刻上考虑到水流量、水粘滞性、漏管的长度和半径对计时精确度的影响;在测影时建议把圭表放在密室中,让阳光从狭缝中穿入,以减少灰尘对阳光的散射。特别是他在浑仪制作上省去了白道环,将黄道环和赤道环固定,减少了多环对天空的遮挡。沈括的这项改革是浑仪由简至繁,再由繁至简的一个转折点。在宋代,曾两次制造水运仪象,一次是太平兴国四年张思训的“太平浑仪”,用水银代替水作为浑仪的动力是他的一大革新。另一次就是苏颂等人制造的著名的水运仪象台,这是天文仪器史上的一个杰作,其结构苏颂在《新仪象法要》中有详细的说明。宋代的天文仪器专著还有许多,光漏刻专著就有近20种,其中南宋颜颐仲的《铜壶漏箭制度》是中国古代流传至今的所有漏刻著作中最为完整的一部。
元代是我国天文仪器制作的鼎盛时期。在这一时期对天文仪器的研制做出巨大贡献的功臣当首推郭守敬。他先后设计制造出简仪、高表、窥几、仰仪、正方案、玲珑仪等十几种新天文仪器,其中最重要、最有独到之处的是简仪和高表。为了避免多环遮掩星区,妨碍观测的弊病,他将传统的浑仪分解为赤道经纬仪和立运仪两大部分,并在窥管两端加上十字丝,创造了结构简单奇巧,便于观测,精度更高的简仪,最终完成了我国浑仪发展史上由繁至简的改革。高表是郭守敬在前人基础上的又一大革新。元之前的圭表一般高八尺,而郭守敬大胆地把表高增到四丈,并在表上增一水平横梁,在圭面上设一利用小孔成像原理制成的景符。当太阳、横梁和景符小孔连成一线时,圭面上形成的太阳和横梁的倒影,清晰可见,大大提高了观测精度。郭守敬创制的天文仪器在当时世界上是领先的,《元史·天文志》中为我们保存了较详细的资料。
明代在天文仪器上没有多大发展,所造的仪器也大多是仿制前代的。明末清初,西方天文学传入我国,像南怀仁的《灵台仪象志》、《崇祯历书》等,都大量介绍了西方天文仪器。因此,在天文仪器制造上出现了中西合流的趋势。
《新仪象法要》
《新仪象法要》是北宋科学家苏颂撰写的介绍中国传统天文仪器制作的专门性著作,由于图文并重,也可称是一本古代天文仪器的专门设计书。该书是中国古代最重要的天文仪器专著之一。
苏颂(公元1020——1101年),字子容,泉州同安(今福建同安)人,出生于官宦家庭,受过良好的教育。仁宗庆历二年(公元1042年)中进士,曾担任过馆阁校勘、集贤校理、尚书左丞和尚书右仆射等官职。苏颂博学多才,对“图纬、律吕、星官、算法、山经、本草”等无所不通,曾组织医官增补《开宝本草》,并著有《嘉祐补注本草》和《图经本草》等。苏颂于元祐元年(公元1086年)奉诏“定夺新旧浑仪”。他在前人水运浑象设计的基础上,提出将浑仪、浑象、报时装置结合
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