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Q： |
中国古代人用什么仰望星空？ |
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A： |
1、水运仪象台 2、简仪 |
来源：我是科学家iScientist
水运仪象台：举全国之力的大科学装置
古代的天文仪器诞生于简陋的条件，其中，蕴含着很多创新思维和方法，能够为我们今天的科学活动提供启迪和启发。
先来说水运仪象台。
水运仪象台水运仪象台于1092年（北宋年间）落成。它是一个国家工程，由当时的宰相苏颂主持建造，从全国各地邀请了很多精通天文、历算、机械的儒士画图设计，具体工程由各地的能工巧匠（包括木匠、铜匠等）一起完成。所以说，这是一个中国古代比较罕见的儒士和工匠合二为一的一个工程技术的典范。
水运仪象台是一个台体，通高12米，底部是一个正方形，宽7米，分3层。最上层是浑仪（左上图，也叫浑天仪），你可以把它想象成一个没有镜片和镜头的望远镜，用一个窥管能精确地看到某颗星，圆环上密密麻麻刻着刻度，可以读数。中间一层是一个大圆球，叫浑象，类似于现在天文馆的天象演示。
古代也需要天象演示，白天看不见星星，晚上天气不好时也会看不见星空，如何知道哪颗星上中天？通过浑象。北宋的这个浑象上面密密麻麻刻着1400多颗恒星的位置，而且通过下面的水轮机构来驱动它，能够在24小时（一昼夜）缓缓地转一周，模拟星辰的东升西落，非常精准。下层既是一个驱动系统，也是一个报时系统，一层一层的木人，木人手里拿着牌子，木人手里敲钟、敲锣或敲铃铛，就像现在的报时钟表。
这是水运仪象台今人复原的内部结构，通过往里面注水，水满了之后“咔哒”一下，然后下一个空的水斗落下来，再注满水“咔哒”一下，不要小看这一咔哒一咔哒，它把均匀稳定的水流切分成一个一个等时的时间间隔，通过齿轮的咬合，可以把时间间隔缩得任意小，15分钟也可以，1分钟也可以。所以，这是世界上最早的擒纵器。
除了这些，水运仪象台是一个技术集成的典范。里面有如此多精巧的机构，其实很多来自民间智慧。比如擒纵器，就来自中国传统民间的灌溉工具——筒车，里面的齿轮齿条也来自于很多灌溉工具。所以说，这个水运仪象台不但是一个大科学工程，也是一个高度集成的工程。
水运仪象台后来的命运很凄惨，没有实物流传下来，不然我们早去博物馆看它了，现在看到的都是复制品。金人南下时，有一个“靖康之耻”，攻破了北宋的国都汴梁（开封），不但掠走了皇帝，还把水运仪象台也搬到了燕京（北京）。从开封到北京辗转千里，水运仪象台里边的精巧机械结构损坏了不少，搬到燕京后就不能运转了。而且，这些天文仪器的轴都要指向北极星，从南方到北方，北极星的地平高度有了变化，所以无法使用。但金人很爱惜它，没有把它扔掉。后来蒙古又南侵灭金，水运仪象台在这场战火中毁灭。好在，有厚厚一本《新仪象法要》流传下来，所以我们还能窥见它当年的辉煌。
简仪：国际科技文化交流集大成的产物
简仪讲完水运仪象台我们再讲一讲元代的一个天文重器——简仪。简仪之简，对比自浑仪之繁。
简仪的发明者和设计者郭守敬是个奇人。他生于乱世，既是金国人，也是汉族人。小的时候，祖父带他到河北邢台紫金山寻师访友，学的不是四书五经，而是天文、历法、水利这些，将来可以经世致用。当时，在民间私习天文是要杀头的重罪，那还为什么敢学？因为当时国家治理已经内忧外患，所以他要学这个，“学成文武艺，货与帝王家”。后来他果然学成，忽必烈大汗征集天下贤士要重新修订历法，就把他召集起来了，修了北京的通惠河、积水潭，而且作为皇家天文台的台长司天监监正，造了一系列天文仪器，也制定了当时世界上最先进的历法《授时历》，当然，这都是后话。
郭守敬很早就对浑仪产生了兴趣。浑仪就是水运仪象台顶部的那个仪器，圈环套圈环，有很多支撑结构，很复杂。问题是：在观测特定星体时，有些圈环会遮挡视线，不便观测和读数，而且这么多圈环在一起，机械结构强度不行，同轴度和同心度也不行，还有变形也会影响观测精度。
郭守敬做了一个大胆的改进。他撤掉了不必要的圈环，保留了两组最重要的圈环：一个是测定赤道坐标（中国古代独有的赤道坐标）；一套是测地平坐标（比如东偏北或东偏南），靠这两组坐标就可以精确地测定星体的位置，而且它们两个还能互相换算。至于其他的，比如以前的白道环和黄道环，通过这两组坐标用数学公式来演算就好了。这样一来，星体的测定精度提升。他制定的星表流传了好几百年，制定的《授时历》是365.2425天，跟现在的公历一样，而且《授时历》在中国沿用了360年，中国的藩属国越南也都用《授时历》，所以，郭守敬的贡献非常大。
说起来，简仪并非中国古人单独的发明，其实，它算得上是一个国际科技文明交流的产物。
今天的每日一问就是这样啦，咱们明儿个再见！标签: 简仪
