中國是世界上天文學起步最早,也是發展最快的國家之一。天文學也是我國古代最發達的四門自然科學之一。我國古代天文學從原始社會就開始萌芽,早在公元前24世紀,我們的堯帝時代,就已經設立了專職的天文官,專門從事“觀象授時”。仰韶文化時期,人們就描繪了光芒四射的太陽形象,進而對太陽上的變化也屢有記載,出現了令人驚羨的發明創造、卓有見識的宇宙觀等。在世界天文學發展史上,無不占據重要的地位。我國古代的天文儀器創作為今天的天文學做出了重要貢獻,製作出了最早的圭表、日晷,此外,西漢的落下閎改製了渾儀,這是我國古代測量天體位置的主要儀器。
圭表
我國古代在創製天文儀器方麵,做出了傑出的貢獻,創造性地設計和製造了許多種精巧的觀察和測量儀器。我國最古老、最簡單的天文儀器是土圭,也叫圭表。它由垂直的表和水平的圭組成,用來度量日影的長短。很早以前,人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子,並且這些影子的變化有一定的規律。於是就在平地上直立一根杆子來觀察影子的變化,這根立杆或立柱就叫作“表”,然後用一把尺子測量表影的長度和方向,這樣來計算時辰。
經過長期觀測,古人了解到一天中表影在正午最短,還總結出,在一年中,夏至日的正午,烈日高照,表影最短;而冬至日的正午,煦陽斜射,表影則最長。現存的河南登封觀星台上,就有一個巨大的圭表。
日晷
日晷又稱“日規”,是我國古代測得時刻的一種計時儀器。它是由銅指針和石製的圓盤組成。銅製的指針叫“晷針”,垂直地穿過圓盤中心,正如起著圭表中立竿的作用,因此,晷針又被叫作“表”;而石製的圓盤叫作“晷麵”,位於石台上,南高北低,使晷麵平行於天赤道麵。當太陽照在日晷上時,晷針的影子就會投向
太陽在不斷地由東向西移動,使得投向晷麵的晷針影子也在不斷移動。由於從春分到秋分,太陽總是在天赤道的北側運行,因此,這段時間晷針的影子投向晷麵上方;從秋分到春分期間,太陽在天赤道的南側運行,晷針的影子投向晷麵的下方。
渾儀
渾儀也是我國古代的一種天文觀測儀器。最初,渾儀的結構很簡單,隻有3個圓環和一根金屬軸,位於最外麵的圓環固定在正南、正北方向上,我們叫作“子午環”;中間固定著的圓環,平行於地球赤道麵,叫作“赤道環”;最裏麵的圓環可以繞金屬軸旋轉,叫作“赤經環”;赤經環與金屬軸相交於兩點,一點指向北天極;另一點指向南天極。還要安裝著一根望筒,用望筒對準某顆星星,根據赤道環和赤經環上的刻度來確定該星在天空中的位置。