中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一。天文学也是中国古代四大最发达的自然科学之一。其他,包括农学、医学和数学,天文学上有许多创新的优秀历法,惊人的发明和精辟的宇宙学,在世界天文学发展史上都占有重要地位。
中国古代天文学开始从原始社会萌芽。公元前24世纪帝尧时期,设专职天官,专门“观象授时”。早在仰韶文化时期,人们就描绘太阳的辐射图像,然后反复记录太阳上的变化,描绘太阳边缘有太阳黑子,大小如弹丸,形状倾斜。
公元16世纪以前,欧洲天文学的发展一直非常缓慢,在2世纪到16世纪的1000多年间,几乎处于停滞状态。在此期间,中国天文学稳步发展,取得了辉煌的成就。中国古代天文学的成就可以概括为三个方面,即天文观测、仪器制作和历法编制。
中国最早的天文观测可以追溯到几千年前。无论是太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星、日食月食、黑子、日珥、流星雨等。,有长而丰富的记录,仔细观察,记录准确,描述详细,水平高,给今天的人以惊喜。这些记录仍然具有很高的科学价值。河南安阳出土的甲骨文中有丰富的天文现象。这说明早在公元前14世纪,我们祖先的天文学就已经发展得很好了。众所周知,中国拥有世界上最早、最完整的天文记录。中国是欧洲文艺复兴前最精确的天文现象观测者和最好的记录保存者。
公元前5世纪以后,中国天文学逐渐形成了自己的体系,发展了以巴巴苏和北极为基础的赤道天文坐标系,创造了圭表、漏壶、浑仪、简易仪、水上天文台等天文仪器。
中国古代的天文学研究不仅为制定为政治和农业服务的历法提供了基础,而且发展了独特的宇宙观,包括无限宇宙的概念、天地的结构模型、宇宙的生成和演化以及人与自然的关系。
紫金山天文台不仅是中国现代天文学的摇篮,也是中国古代天文学的辉煌成就。现在台湾还保存着明清时期复制的古代天文仪器,还有国产的60厘米折反射望远镜。匈奴、简一、桂标都是明朝的翻版。
明代安放在南京北极亭山上的天文台,清代运到北京,1934年运回南京,现安放在紫金山天文台。东汉的张衡,三国的王范,刘宋的钱乐都曾经制作过这种乐器。用来显示星星和星座的位置,可以演示周日天体的运动。1900年,八国联军入侵北京古天文台,被洗劫一空。清政府在1903年复制了这个工具。
星盘是一种古老的天文演示仪器,它是根据明朝郑德时期铸造的星盘原型铸造而成的,该星盘在战争中被毁。青铜铸造的旋转天球。球的直径为三英尺,嵌有1449颗铜钉,代表了人类肉眼可以看到的1449颗较亮的恒星。还标有黄道、赤道、银河等。,主要用于演示周日天体的运动,估计恒星之间的相对坐标位置。
铜球安装在轴上,可以转动;轴的两端代表北、南天极。它遵循中国古代星宿的划分。整个仪器本体安装在由子午圈和地平线圈组成的框架内,两个圆圈分别刻有度数和12: 32方位。星盘是用来演示天体的升降和昼夜长短一年四季的变化,让观者感受到地球自转的基本原理。
地平经纬仪经纬仪天文望远镜的底座
水平经纬仪主要由水平环、象限环、立柱和视镜四部分组成。
浑仪浑天仪
亨廷顿理论是中国古代重要的宇宙论,认为“亨廷顿如鸡,天体圆如蛋,地球黄如鸡”。天空充满了水,天空由空气支撑,而地球漂浮在水面上。浑天仪以浑天仪理论为基础。在古代,“匈奴”这个词有球体的意思。古人认为天空是圆的,形状像蛋壳。天空中出现的星星是嵌在蛋壳里的弹丸,而地球是蛋黄,人们在蛋黄上测量太阳、月亮和星星的位置。因此,这种观测天体位置的仪器被称为“浑天仪”。
浑天仪是中国古代用来测量天体球坐标的观测仪器。它由一个沉重的同心环组成,整体看起来像一个球。有资料显示,公元前4世纪中叶,中国使用浑天仪观测天象,比古希腊早60年左右。随着时代的推移,浑仪的制作越来越精密,结构也越来越合理适用。唐代天文学家李创造了由三个同心圆环组成的浑天仪,完善了浑天仪的结构。此后历代制作的浑仪一直保持着这种科学结构。
现有的明浑仪由三个同心环和外层三个固定环组成,称为“六合一仪”。用于确定浑天仪的安装方位,提供水平坐标系。中间层是由四个圆环组成的整体,称为“三辰仪”,在六合仪中可以绕轴旋转。它实际上是一个赤道坐标系,用来表示恒星在赤道坐标系中的位置。后来又加上了黄道坐标系。内层为平行双环,中间夹有一个方形窥视孔,可绕双环中心自由转动,称为“四巡仪”。这个窥视孔相当于现代天文望远镜。人们可以通过窥视孔的圆孔瞄准天空中的星星,窥视孔所指向的方位可以通过四巡和三晨的圆环上的刻度来测量。中国古代传统地标星的天文坐标的两个基本数据——倒伏度和消亡度,由浑天仪测得,在各朝代的官方天文志和法制志中公布,成为研究中国古代天文学发展史的珍贵资料。
明制浑仪不仅是一种古老而精密的科学仪器,也是一种精美的艺术珍品。四龙柱一云柱支撑,四角台饰四云山,紧凑和谐。
龙柱雄壮雄伟,盘旋而上,展翅飞翔。
云山升起,相互呼应,相得益彰。底座四面刻有异国花卉动物,线条流畅,工艺精湛。
浑天仪旁边的小屋是“经络仪”室
下层有地下室,装了两个电气主时钟。这是因为天文钟与子午线仪器关系最密切,最适合放在一起。地下室堆满了木屑,一年四季温度恒定。
经络仪器室门
子午仪室内经络仪器室
经络仪房的活顶、窗由上海远大铁厂根据瑞士经络仪厂附图制造。
子午仪室内的古代天文学家像:一行、张衡。子午仪房古代天文学家:伊星、张衡。
张衡(78-139),字平子。汉族,南阳(今河南南阳市石桥镇)Xi人,南阳五圣之一,与司马相如、杨雄、班固并称汉服四杰。中国东汉时期伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家,与东汉时期的阆中、太史陵、侍中、河间齐名。晚年因病入朝为臣,于永和于139年去世,享年62岁。张衡对我国天文学、机械技术和地震学的发展做出了突出贡献,发明了浑天仪和地动仪,是东汉中期浑天仪理论的代表人物之一。
子午仪室内的古代天文学家像:郭守敬、祖冲之。经络仪房的古代天文学家:郭守敬、祖冲之。
祖冲之(429-500),字文远。生于建康(今南京),祖籍河北省涡阳县(今涞水县)郦县,中国南北朝时期杰出的数学家和天文学家。祖冲之一生研究自然科学,主要贡献在数学、天文、历法、机械制造等方面。他在刘辉首创的探索圆周率的精确方法的基础上,第一次将圆周率计算到小数点后第七位,即3.1415926-3.1415927之间,他的祖传率对数学的研究做出了很大的贡献。直到16世纪,阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了这个记录。他的《大李明》是当时最科学、最进步的历法,为以后的天文学研究提供了正确的方法。他的主要作品有《安笔论》、《竹书》、《亦舒集》、《李益》等。
子午望远镜是一种专门设计的天文仪器,用于观察穿过子午的天体。又名中兴一。子午仪由望远镜、可视接触千分尺、寻星刻度盘、悬挂式液位计、Telcott液位计和望远镜支架组成。它的横轴上有一个指向东西的折叠望远镜,可以在子午面上旋转。水平轴的一端装有目镜测微计,用来观察恒星通过子午圈的瞬间。垂直寻星盘仅用于观测时的寻星。如果在子午线仪器上安装一个特高特水平仪,它也可以用来测量纬度。
子午仪工作性能可靠,全球全天候定位,定位精度高(1968年70m,1976年提高到30m),自动化程度高。但是系统无法实现连续定位。由于系统部署的卫星数量少(最多只有6颗),世界上一天只能定位20次左右,8 ~ 12小时在某些地方只能定位一次。而且一次定位的观测时间长达10 ~ 16 nin,无法实现实时定位。而且子午线系统的致命缺陷是卫星轨道漂移严重,因此系统的性能会随着时间的推移而大大降低,从而限制了子午线卫星导航系统的应用。1996年,他退出了历史舞台。
Midstar仪器,又称子午仪,是观测恒星通过中天(子午圈)时刻的天体测量仪器。结构类似子午圈,但没有精密盘。利用恒星仪器可以精确测量恒星穿越子午线的时间,从而获得恒星时钟的钟差,从而确定世界时间、恒星的赤经和基本天文点的经度。
该仪器的主要部件有望远镜、目镜测微计、悬挂式液位计和寻星刻度盘,部分中间星规还附有特尔科特液位计。望远镜垂直安装在东西方向的水平轴上,使望远镜的准直轴正好在子午面内。中星仪器是丹麦人罗默于1684年发明的。这台星仪购自德国,自民国以来一直用于紫金山天文台。已经退役了。
称漏是一种特殊类型的刻字,是用中国秤称流入接水壶的水的重量来计时的仪器。是5世纪北魏道士李澜发明的。
内蒙古杭锦旗出土的青铜漏勺,古计时器;现代航海钟。
苏烟莲花漏是中国古代主要的计时工具之一,也是最早使用饮水机的设备。它是北宋天盛年间在龙头阁等待制作的颜素发明创造的。它因壶盖饰有金莲花而得名,并在整个北宋时期流行开来。
1924年英国制造的雪摆钟,24小时误差为千分之几秒,是当时最精确的钟。这个时钟由两套钟摆组成:主时钟的钟摆在true 空内摆动,摆动周期通过电磁装置传递给辅助时钟。除了守时功能,辅助时钟对主时钟基本没有影响。
雪摆钟(子钟)
雪摆钟(母钟)
铜壶漏,就是壶漏。它是中国古代的一种自动计时(测时)装置,也称为刻制或漏刻。
这种滴液是中国古代的计时工具,是元延佑三年(公元1316年)由广州人冼润兴、杜子升等铸造的。
整个滴水器由四个铜壶组成,分别是日壶、月壶、星壶和接壶。还有一种说法叫日用壶、夜壶、平壶、接壶。日坛壁上铸有圆日图,月坛壁上铸有月图,星坛壁上铸有北斗图,接坛壁上铸有八卦。使用时,从上到下依次放置四个锅,顶锅为日锅,底锅为接锅。在太阳、月亮和星星的锅的底部,有一个用于排水的水龙头。接壶的壶盖以铜尺为中心,自下而上刻有小时刻度,包括子、丑、阴、毛、陈、三、午、卫、申、酉、许、海。在铜尺前放一个木制的浮动箭头,木制箭头的底部是一块叫做直立的木板。壶身刻有关于年份和制作人的文字。
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