測天之術——天文儀器2
演示天象的儀器渾象
渾象也稱“渾天象”或“渾天儀”，甚至稱為“渾儀”，很容易與用於觀測的渾儀互相混淆。渾象是古代根據渾天說用來演示天體在天球上視運動及測量黃赤道坐標差的儀器。
渾象最初是在西漢時由天大司農中丞耿壽昌創製的。到東漢張衡創製水運渾象，又對後世渾象的製造影響很大。
渾象是仿真天體運行的儀器，是天文學上很有用的發明。它把太陽、月亮、二十八宿等天體以及赤道和黃道都繪製在一個圓球麵上，能使人不受時間限製，隨時了解當時的天象。
通過渾象的演示，白天可以看到當時在天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；陰天和夜晚也能看到太陽所在的位置。用它能表演太陽、月亮以及其他星象東升和西落的時刻、方位，還能形象地說明夏天白天長，冬天黑夜長的道理等。
據西漢時期文學家揚雄所著《法言·重黎》中說的“耿中丞象之”，可知漢宣帝時大司農中丞耿壽昌製造了一個渾象，模擬渾天的運動情況。
渾象的球麵繪有赤道，按照實際觀測的結果，把天空的星體標在球麵對應的位置上。
後來張衡發明了第一架由水力推動齒輪運轉的渾象，能自動演示星體的升起、落下，並配有漏壺作為定時器，叫“漏水轉渾天儀”，即水運渾象。隻要將張衡的水運渾象放在屋子裏，就可以知道外麵的天象，在白天也可以知道什麼星到了南中天。
水運渾象在當時確是一項了不起的創造。這一貢獻開創了後代製造自動旋轉儀器的先聲，導致了機械計時器即鍾表的發明，對世界文明的發展影響深遠。
渾象的基本形狀是一個大圓球，象征天球，大圓球上布滿星辰，畫有南北極、黃赤道、恒顯圈、恒隱圈、二十八宿、銀河等，另有轉動軸以供旋轉。還有象征地平的圈或框，有象征地體的塊。
由於大圓球的轉動帶動星辰也轉，在地平以上的部分就是可見到的天象了。
在耿壽昌和張衡之後，各種尺寸的渾象幾乎各代都有製造，但有的是不能自動旋轉的，有的則仿照張衡的做法，用漏水的動力使渾象隨天球同步旋轉。
而這後一類自動渾象在唐和北宋時期得到了長足的發展，其中重要的是一行、梁令瓚和張思訓、蘇頌、韓公廉等人的創造性工作。
唐代一行和梁令瓚在723年製成了開元水運渾天俯視圖，或開元水運渾天，首次將自動旋轉的渾象同計時係統綜合於一體，設兩木人按辰和刻打鍾擊鼓。
沿著這一想法，北宋天文學家張思訓於979年做了一台大型的太平渾儀，名稱“渾儀”，實際上是一個自動運轉的渾象。
太平渾儀做成樓閣狀，有12個木人手持指示時間的時辰牌到時出來報時，同時有鈴、鍾、鼓三種音響。該儀以水銀為動力，因其流動比水穩定，啟動力量也大。
後來，宋代天文學家、天文機械製造家蘇頌和天文儀器製造家韓公廉又建成了約12米高的水運儀象台，將渾儀、渾象、計時係統綜合於一身，達到了自動渾象製造的頂峰。
渾象的研製到了元代有新的發展，郭守敬以他的創造性才能使渾象出現了新的麵貌和用途。
在郭守敬為編製《授時曆》和建設元大都天文台而創製的儀器中有一架渾象，半隱櫃中，半出櫃上，其製作類似前代。
郭守敬還製作一件前所未有的玲瓏儀。關於此儀，所留資料不多，致使研究者產生兩種不同的看法，一種認為是假天儀式的渾象；另一種則認為是渾儀。持不同意見的雙方主要都是依據郭守敬的下屬楊桓所寫的《玲瓏儀銘》。
該銘文中有對這件儀器的形狀和性質的描述：
天文學家製成儀象，各有各的用途，而集多種用途於一身的隻有玲瓏儀，該儀表麵沿經緯線均勻分布有10萬多孔，按規律準確地與天球相符。
整個儀體虛空透亮裏外可見。雖然星宿密布於天，不計其數，但它們都有入宿度和去極度，隻要利用該儀從裏麵窺看，即刻可以明白。古代賢者很多，但這種儀器尚未發明，直至元代，才首次做出來。
根據這一段描述可以清楚地感覺到，玲瓏儀就是具有渾象之外形又有渾儀之用途的新式儀器。這也就是說，玲瓏儀既不是假天儀，也不是渾儀，它就是玲瓏儀。
元明時期以前的曆代渾象均未能保存下來，現在北京古觀象台和南京紫金山天文台的渾象是清代製造的。
我國古代演示天象的儀器渾象與天球儀在基本結構上是完全一致的。陳列在北京古觀象台上的清代銅製天球儀，鑄造於1673年，直徑兩米，球上有恒星1000多顆，是以三垣二十八宿來劃分的。
此儀采用透明塑膠製作，標誌完全，內部為地球模型，便於理解天球的概念。利用它來表述天球的各種坐標，天體的視運動以及求解一些實用的天文問題。
[旁注]
耿壽昌 西漢時期天文學家，理財家。漢宣帝時任大司農中丞，在西北設置“常平倉”，用來穩定糧價兼作為國家儲備糧庫。後來被封為關內侯。精通數學，修訂《九章算術》，又用銅鑄造渾天儀觀天象，著有《月行帛圖》、《月行圖》等。
中天 天體經過觀測者的子午圈。上中天和下中天的總稱。當經過北天極、天頂、南天極所在的那一半子午圈時，天體到達最高位置，稱為“上中天”；當經過北天極、天底、南天極所在的那一半子午圈時，天體到達最低位置 ，稱為“下中天”。
視運動 反映天體真運動的一種表麵現象。例如，天體的周日運動就是一種視運動，它是反映地球繞軸自轉的一種表麵現象；太陽每年巡天一周的運動也是一種視運動，它是反映地球繞太陽公轉的一種表麵現象。
[閱讀鏈接]
古代人測量天體之間的距離，最基本的方法是三角視差法。比如測定恒星的距離其最基本的方法就是三角視差法。
測定恒星距離時，先測得地球軌道半長徑在恒星處的張角，也叫周年視差，再經過簡單的運算，即可求出恒星的距離。這是測定距離最直接的方法。
對大多數恒星來說，張角太小，無法測準。所以測定恒星距離常使用一些間接的方法，如分光視差法、星團視差法、統計視差法等。這些間接的方法都是以三角視差法為基礎的。
功能非凡的候風地動儀
候風地動儀是我國東漢時期天文學家張衡於132年製成。它儀用精銅製成，外形像一個大型酒樽，裏麵有精巧的結構。如果發生較強的地震，它便可知道地震發生的時間和方向。