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郭守敬于公元1276年創(chuàng)制的一種測量天體位置的儀器。該儀器的結(jié)構(gòu)和使用上都比渾儀簡單，而且除北極星附近以外，整個天空一覽無余。故稱簡儀。簡儀的主要裝置是由兩個互相垂直的大圓環(huán)組成，其中的一個環(huán)面平行于地球赤道面，叫做“赤道環(huán)”；另一個是直立在赤道環(huán)中心的雙環(huán)，能繞一根金屬軸轉(zhuǎn)動，叫做“赤經(jīng)雙環(huán)”。雙環(huán)中間夾著一根裝有十字絲裝置的窺管，相當(dāng)于單鏡筒望遠鏡，能繞赤經(jīng)雙環(huán)的中心轉(zhuǎn)動。觀測時，將窺管對準某顆待測星，然后在赤道環(huán)和赤經(jīng)雙環(huán)的刻度盤上直接讀出這顆星星的位置值。有兩個支架托著正南北方向的金屬軸，支撐著整個觀測裝置，使這個裝置保持著北高南低的形狀。這是我國首先發(fā)明的赤道裝置，要比歐洲人使用赤道裝置早500年左右。

圭表是一種既簡單又重要的測天儀器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至日所在，并進而確定回歸年長度，此外，通過觀測表影的變化可確定方向和節(jié)氣。很早以前，人們發(fā)現(xiàn)房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規(guī)律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時辰。后來，發(fā)現(xiàn)正午時的表影總是投向正北方向，就把石板制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。經(jīng)過長期觀測，古人不僅了解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內(nèi)夏至日的正午，烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。于是，古人就以正午時的表影長度來確定節(jié)氣和一年的長度。譬如，連續(xù)兩次測得表影...

渾儀是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現(xiàn)在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”。最初，渾儀的結(jié)構(gòu)很簡單，只有三個圓環(huán)和一根金屬軸。最外面的那個圓環(huán)固定在正南北方向上，叫做“子午環(huán)”；中間固定著的圓環(huán)平行于地球赤道面，叫做“赤道環(huán)”；最里面的圓環(huán)可以繞金屬軸旋轉(zhuǎn)，叫做“赤經(jīng)環(huán)”；赤經(jīng)環(huán)與金屬軸相交于兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。在赤經(jīng)環(huán)面上裝著一根望筒，可以繞赤經(jīng)環(huán)中心轉(zhuǎn)動，用望筒對準某顆星星，然后，根據(jù)赤道環(huán)和赤經(jīng)環(huán)上的刻度來確定該星在天空中的位置。后來，古人為了便于觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內(nèi)又添置了幾個圓環(huán)，也就是說環(huán)內(nèi)再套環(huán)，使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。

天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用于演示天象的儀器。我國古人很早就會制造這種儀器，它可以用來直觀、形象地了解日、月、星辰的相互位置和運動規(guī)律，可以說天體儀是現(xiàn)代天球儀的直接祖先。北京古觀象臺上安置的天體儀（如圖），是我國現(xiàn)存最早的天體儀，制于清康熙年間，重3850公斤。天體儀的主要組成部分是一個空心銅球，球面上刻有縱橫交錯的網(wǎng)格，用于量度天體的具體位置；球面上凸出的小圓點代表天上的亮星，它們嚴格地按照亮星之間的相互位置標(biāo)刻。整個銅球可以繞一根金屬軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動一周代表一個晝夜，球面與金屬軸相交于兩點：北天極和南天極。兩個極點的指尖，固定在一個南北正立著的大圓環(huán)上，大圓環(huán)垂直地嵌入水平大圈的兩個缺口內(nèi)，下面四根雕有龍頭的立柱支撐著水平大圈，托著整個天體儀。利用渾象，無論是白天還是陰天的夜晚，人們都可以隨時了解當(dāng)時應(yīng)該出現(xiàn)在天空的星空圖案。我國東漢天文學(xué)家張衡，曾經(jīng)在天體儀上安裝了一套傳動裝...

漏刻是古代的一種計時工具，不僅古代中國用，而且古埃及、古巴比倫等文明古國都使用過。漏是指計時用的漏壺，刻是指劃分一天的時間單位，它通過漏壺的浮箭來計量一晝夜的時刻。最初，人們發(fā)現(xiàn)陶器中的水會從裂縫中一滴一滴地漏出來，于是專門制造出一種留有小孔的漏壺，把水注入漏壺內(nèi)，水便從壺孔中流出來，另外再用一個容器收集漏下來的水，在這個容器內(nèi)有一根刻有標(biāo)記的箭桿，相當(dāng)于現(xiàn)代鐘表上顯示時刻的鐘面，用一個竹片或木塊托著箭桿浮在水面上，容器蓋的中心開一個小孔，箭桿從蓋孔中穿出，這個容器叫做“箭壺”。隨著箭壺內(nèi)收集的水逐漸增多，木塊托著箭桿也慢慢地往上浮，古人從蓋孔處看箭桿上的標(biāo)記，就能知道具體的時刻。漏刻的計時方法可分為兩類：泄水型和受水型。漏刻是一種獨立的計時系統(tǒng)，只借助水的運動。后來古人發(fā)現(xiàn)漏壺內(nèi)的水多時，流水較快，水少時流水就慢，顯然會影響計量時間的精度。于是在漏壺上再加一只漏壺，水從下面漏壺流出去的同...