演示天象的仪器浑象

浑象也称“浑天象”或“浑天仪”，甚至称为“浑仪”，很容易与用于观测的浑仪互相混淆。浑象是古代根据浑天说用来演示天体在天球上视运动及测量黄赤道坐标差的仪器。

浑象最初是在西汉时由天大司农中丞耿寿昌创制的。到东汉张衡创制水运浑象，又对后世浑象的制造影响很大。

浑象是仿真天体运行的仪器，是天文学上很有用的发明。它把太阳、月亮、二十八宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个圆球面上，能使人不受时间限制，随时了解当时的天象。

通过浑象的演示，白天可以看到当时在天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；阴天和夜晚也能看到太阳所在的位置。用它能表演太阳、月亮以及其他星象东升和西落的时刻、方位，还能形象地说明夏天白天长，冬天黑夜长的道理等。

据西汉时期文学家扬雄所著《法言·重黎》中说的“耿中丞象之”，可知汉宣帝时大司农中丞耿寿昌制造了一个浑象，模拟浑天的运动情况。

浑象的球面绘有赤道，按照实际观测的结果，把天空的星体标在球面对应的位置上。

后来张衡发明了第一架由水力推动齿轮运转的浑象，能自动演示星体的升起、落下，并配有漏壶作为定时器，叫“漏水转浑天仪”，即水运浑象。只要将张衡的水运浑象放在屋子里，就可以知道外面的天象，在白天也可以知道什么星到了南中天。

水运浑象在当时确是一项了不起的创造。这一贡献开创了后代制造自动旋转仪器的先声，导致了机械计时器即钟表的发明，对世界文明的发展影响深远。

浑象的基本形状是一个大圆球，象征天球，大圆球上布满星辰，画有南北极、黄赤道、恒显圈、恒隐圈、二十八宿、银河等，另有转动轴以供旋转。还有象征地平的圈或框，有象征地体的块。

由于大圆球的转动带动星辰也转，在地平以上的部分就是可见到的天象了。

在耿寿昌和张衡之后，各种尺寸的浑象几乎各代都有制造，但有的是不能自动旋转的，有的则仿照张衡的做法，用漏水的动力使浑象随天球同步旋转。

而这后一类自动浑象在唐和北宋时期得到了长足的发展，其中重要的是一行、梁令瓒和张思训、苏颂、韩公廉等人的创造性工作。

唐代一行和梁令瓒在723年制成了开元水运浑天俯视图，或开元水运浑天，首次将自动旋转的浑象同计时系统综合于一体，设两木人按辰和刻打钟击鼓。

沿着这一想法，北宋天文学家张思训于979年做了一台大型的太平浑仪，名称“浑仪”，实际上是一个自动运转的浑象。

太平浑仪做成楼阁状，有12个木人手持指示时间的时辰牌到时出来报时，同时有铃、钟、鼓三种音响。该仪以水银为动力，因其流动比水稳定，启动力量也大。

后来，宋代天文学家、天文机械制造家苏颂和天文仪器制造家韩公廉又建成了约12米高的水运仪象台，将浑仪、浑象、计时系统综合于一身，达到了自动浑象制造的顶峰。

浑象的研制到了元代有新的发展，郭守敬以他的创造性才能使浑象出现了新的面貌和用途。

在郭守敬为编制《授时历》和建设元大都天文台而创制的仪器中有一架浑象，半隐柜中，半出柜上，其制作类似前代。

郭守敬还制作一件前所未有的玲珑仪。关于此仪，所留资料不多，致使研究者产生两种不同的看法，一种认为是假天仪式的浑象；另一种则认为是浑仪。持不同意见的双方主要都是依据郭守敬的下属杨桓所写的《玲珑仪铭》。

该铭文中有对这件仪器的形状和性质的描述：

天文学家制成仪象，各有各的用途，而集多种用途于一身的只有玲珑仪，该仪表面沿经纬线均匀分布有10万多孔，按规律准确地与天球相符。

整个仪体虚空透亮里外可见。虽然星宿密布于天，不计其数，但它们都有入宿度和去极度，只要利用该仪从里面窥看，即刻可以明白。古代贤者很多，但这种仪器尚未发明，直至元代，才首次做出来。

根据这一段描述可以清楚地感觉到，玲珑仪就是具有浑象之外形又有浑仪之用途的新式仪器。这也就是说，玲珑仪既不是假天仪，也不是浑仪，它就是玲珑仪。

元明时期以前的历代浑象均未能保存下来，现在北京古观象台和南京紫金山天文台的浑象是清代制造的。

我国古代演示天象的仪器浑象与天球仪在基本结构上是完全一致的。陈列在北京古观象台上的清代铜制天球仪，铸造于1673年，直径两米，球上有恒星1000多颗，是以三垣二十八宿来划分的。

此仪采用透明塑胶制作，标志完全，内部为地球模型，便于理解天球的概念。利用它来表述天球的各种坐标，天体的视运动以及求解一些实用的天文问题。

[旁注]

耿寿昌　西汉时期天文学家，理财家。汉宣帝时任大司农中丞，在西北设置“常平仓”，用来稳定粮价兼作为国家储备粮库。后来被封为关内侯。精通数学，修订《九章算术》，又用铜铸造浑天仪观天象，著有《月行帛图》、《月行图》等。

中天　天体经过观测者的子午圈。上中天和下中天的总称。当经过北天极、天顶、南天极所在的那一半子午圈时，天体到达最高位置，称为“上中天”；当经过北天极、天底、南天极所在的那一半子午圈时，天体到达最低位置，称为“下中天”。

视运动　反映天体真运动的一种表面现象。例如，天体的周日运动就是一种视运动，它是反映地球绕轴自转的一种表面现象；太阳每年巡天一周的运动也是一种视运动，它是反映地球绕太阳公转的一种表面现象。

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古代人测量天体之间的距离，最基本的方法是三角视差法。比如测定恒星的距离其最基本的方法就是三角视差法。

测定恒星距离时，先测得地球轨道半长径在恒星处的张角，也叫周年视差，再经过简单的运算，即可求出恒星的距离。这是测定距离最直接的方法。

对大多数恒星来说，张角太小，无法测准。所以测定恒星距离常使用一些间接的方法，如分光视差法、星团视差法、统计视差法等。这些间接的方法都是以三角视差法为基础的。