三、象限仪

墙象限仪是一种固装于墙壁并使其处于子午面的带刻度的象限弧，其边沿半径分处于水平和竖直位置。1580 年前后第谷·布拉赫在乌拉尼堡天文台所建造的墙象限仪是这类仪器的一个经典范例。十八世纪的墙象限仪在其几何中心装有一架望远镜，可绕支枢在弧面上转动。它使用时要配合一台时

钟。它的主要功用是测定星位。一颗星的赤经由它穿越子午圈（仪器平面）的恒星时给

图 49──格林威治天文台的墙象限仪(1725 年)

出，而根据捕捉通过的星体，望远镜所必须指向的高度，就可推算出这颗星的赤纬，这时应计及天文台纬度的影响。另一方面只要记下一颗已知其赤经的恒星通过的时刻，就可以用这种仪器来获得准确的恒星钟时，而太阳时可通过观测太阳通过的时刻来确定再加上“时差”，便可求得平均太阳时。

乔治·格雷厄姆于 1725 年在格林威治天文台所建造的墙象限仪（参见 Smith 的 Opticks， 1738，Vol.Ⅱ，pp.332ff.）是十八世纪最著名的墙象限仪之一。这象限仪构架由细铁条构成，一些铁条以扁平表面与象限仪平面平行放置，另一些则以边缘向着象限仪平面。所有的铁条都用许多铆接在它们间夹角上的角铁牢固地连接起来，以确保结构尽可能坚固。象限仪的分度弧由两个半径约 8 英尺的九十度金属弧构成，其中一个是铁的，另一个是铁的，但覆盖有黄铜，黄铜还有一部分伸出铁弧之外。安装之前，先把黄铜弧放在一个水准平面上，用一个由径向臂上转动的一把铁刮刀扫刮它，使它成为一个真平面，这径向臂可绕一根穿过象限仪中心的垂直轴转动。然后给黄铜边缘上的两个同心弧刻度。内侧弧被划分成度和十二分之一度，外侧弧被分成一条 60°的弧和一条 30°的弧，两者再通过逐次分半而分别分成 64 份和 32 份，即总计 96 份，每一份又被细分成 16 份。这两个独立标尺构成一种相互检验。当定位在这两个标尺上读出，并化为相同单位时，其结果之差很少发现超出几秒。象限仪固定于一堵用易切石专门建在子午面上的墙的东侧，以覆盖子午圈南面的四分之一。哈雷曾计划建造一架相似的象限仪以覆盖北面的四分之一。这项工作开始后，因资金不足而中止。仪器的全部重量由墙壁上伸出的两根铁销来支持，铁销在 a 和 b 处穿过铆接在象限仪上的铁板上的两个孔。a 处的销子是不可动的，而 b 处的销子可以升降，以便能调定两个边沿半径的位置，使一个沿水平方向，另一个沿垂直方向。用这架象限仪和近傍的哈雷中星仪同时进行中天观测，就可调节象限仪平面，或者至少望远镜轴所扫过的平面，使其与子午圈相重合。象限仪经调整后，用砖石建筑上的夹具固定位置，并用一根铅垂线检测其位置的累进变化。然而，哈雷在格林威治天文台工作的后期，这架象限仪已严重失修。在观测中天时，望远镜放置于接近所需高度，并旋紧一颗螺钉，使板 mn

被夹紧在分度弧上。当星进入视野时，用长螺杆 op 进行微调，使目镜缓慢地沿分度弧上下移动。可借助一个小游标读出这象限仪的精确定位。

伯德于 1750 年在格林威治为布莱德雷建造了第二架墙象限仪，半径为 8 英尺。他的工场还为大陆的观测者建造了几架墙象限仪。P.C.勒莫尼埃曾尝试把墙象限仪和活动象限仪的优点结合起来，但结果颇不令人满意。1753

年，他曾把由伯德制作的一架半径7 1 英尺的墙象限仪安装在一个可转

动 180°的砖石块体上，这块体装有几个脚轮，它们绕一个中心滚珠轴承转动。

及至十八世纪末，墙象限仪已普遍不受欢迎，为子午仪所取代。人们发现，整圆比较容易精确分度，虽也存在因定圆心不正确等等造成的误差，但是，通过取沿圆周匀称分布的若干显微镜的读数的平均值，就可基本上消除它们。

墙象限仪可以看作是可转动到任何垂直平面的普通活动望远象限仪的一种特例。这种类型的许多精密仪器都是十八世纪英国和法国的制造家制作的。我们可以选择大概由卡尼韦在 1770 年前后制作的一架（La Lande： Astronomie，1771—81ed.，Vol.Ⅱ， pp.743ff.）作为一个范型。这架仪器是一个铁制象限仪 ABC，半径为 3 英尺，带铜质分度弧 ADB，整个结构在正常情况下可在一个垂直平面上绕一根水平轴自由转动，这轴装在象限仪构架上重心 X 附近的地方。这根轴插在一个中空圆筒 EE 之中（参见图 50 左下角）；圆筒 EE 被成直角地焊接在另一个圆筒 e 上，后者可套到销子 n 上。这根销子就是仪器底座的顶杆，象限仪可正常地绕其转到任何垂直平面。仪器在地平经度上的定位由一指针在一水平圆上指示。象限仪可被夹持在任何地平纬度或地平经度的位置上。B 处所示的是用于地平纬度微调的缓动螺钉。用螺钉把望远镜 MG 固定在仪器平面上，并使其瞄准线通过分度弧上 90

°这个分度平行于半径。望远镜上配有一个测微计。从穿过象限仪几何中心C 的一根针上悬吊一根铅垂线，后者与分度弧交叉的那个刻度即量度了望远镜的仰角。为避风起见，铅垂线被置于一个长长的铜盒 CH 里屏蔽起来；这盒的一侧象一扇门一样可以打开，下端还有一盏用于照明标度的灯，和一个用于读取铅垂线位置的显微镜。调定象限仪在水平面上位置的手段也置备；轴 V 插在中空圆筒 S 之中（见图中左下角），而轴 T 插在圆筒 EE 之中，EE 如前所述安装在仪器支架上。

这一时期用于一切地平经度的其他活动象限仪（特别是英国制作的）都让望远镜绕一个固定扇形的中心活动，用望远镜所转动的一个游标取代铅垂线。J.E.卢维尔曾设法提高了他的望远象限仪的精确度：当望远镜瞄准器定位于仪器分度弧上最近的一个整分度时，用目镜上的一个测微计度量从视野中心到一颗星的距离（Mém.del’Acad.Roy.desSc.，1714）。博南贝格尔晚至 1795 年还做了一架全木的象限仪，而特劳顿直到十九世纪初还在制作金属象限仪。

图 50──活动望远象限仪(1770 年)