北宋亡後,宋高宗南渡,曾經在杭州鑄造過兩三台小型渾儀,置於太史局、鍾鼓院和宮中,但下落均不明。
明朝建都南京後,將北京的宋元代渾儀運至南京雞鳴山設觀象台,隨後鑄渾儀。明成祖朱棣遷都北京後儀器並未運回北京,而是派人去南京做成木模到北京來鑄造,1437年鑄成,置於明觀象台上,即現在的北京古觀象台。
清代康熙年間,欽天監請將南京郭守敬所造儀器運回北京。當時有人在觀象台下見到許多元製簡儀、仰儀諸器,都有王恂、郭守敬監造的簽名。
1715年,歐洲傳教士紀理安提出鑄造地平經緯儀,將元明時期舊儀除明代製簡儀、渾儀、天體儀外,盡皆熔化充作廢銅使用,遂使元明時期舊儀不複留存。
至於宋元明時期舊儀的下落還有待進一步研究和發現。目前陳列在北京古觀象台上的儀器為清代鑄造,而在南京紫金山天文台上的渾儀、簡儀則是明代仿製的宋元時期舊儀。
簡儀的創製是在1279年由元代天文學家郭守敬負責的,現存於紫金山天文台的簡儀為明代正統年間的複製品,郭守敬原器已毀。因其簡化了渾儀的環圈重疊體係,又將赤道坐標與地平坐標分開,不遮掩天空,觀測簡便,故後人以此作為簡儀名稱之由來。
郭守敬創製的簡儀,就其結構來說是一個含有4架簡單儀器的複合儀器,或許稱複儀更為合適。
4架儀器中的主要部分是一架赤道經緯儀,可算是傳統渾儀的簡化。
它隻有四遊環、赤道環和百刻環,而後兩環重疊在一起置於四遊環的南端,使四遊環上方無任何規環遮掩,一覽無餘。
在赤道和百刻兩環之間安裝有4個銅圓柱,起滾動軸承的作用,這一發明早於西方200年之久。但這4個銅圓柱在明代複製品中沒有。
4架儀器中的另一部分是地平經緯儀,又稱“立運儀”,就是直立著運轉的儀器。這也是新創造的,可以測量天體的地平經緯度。
地平經緯儀隻有兩個環,一個地平環,水平放置;在地平環中心垂直立一個立運環,窺衡附於其上,起四遊環的作用。
4架儀器中的其他兩部分是候極儀和正方案。候極儀裝於赤道經緯儀的北部支架上,以觀北極星校準儀器的極軸,使安裝準確。正方案置於南部底座上,它既可以攜帶走單獨使用,在這裏也可以校準儀器安裝的方位準確性。
現存簡儀上正方案的位置在明末清初換上了平麵日晷。
在《元史·天文誌》裏列舉郭守敬創製的儀器名稱,首先就是簡儀,而立運儀、候極儀、正方案的名稱又另外列出,可見郭守敬所指的簡儀就是單指其中的赤道經緯儀。
當時既無這一名稱,它又同傳統的渾儀形狀不同,考其作用正如渾儀,結構比渾儀簡化。因此郭守敬稱其簡儀也是合理的。
[旁注]
水準儀 是根據水準測量原理測量地麵點間高差的儀器。水準儀是在17世紀至18世紀發明了望遠鏡和水準器後出現的。20世紀初,在製出內調焦望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出微傾水準儀。後來出現了自動安平水準儀、激光水準儀、電子水準儀或數字水準儀等。
周日運動 也稱“周日視運動”,是描述地球上的觀測者每天觀測到天空上的天體明顯的視運動狀態,在近極區尤為明顯。這由於地球繞軸自轉使然。周日運動就是因地球自轉引起的、以一天為周期的天體視運動。
中都 1264年,金國改燕京為中都,定為陪都。元代中都城仍在現在的北京市區西南部廣安門一帶。中都的建造者為元世祖忽必烈的孫子元武宗海山。元中都是元代除大都和上都之外的第三大都城,其政治地位、城市規模、經濟文化在當時世界上享有盛譽。其遺址保存較好。
仰儀 元代天文學家郭守敬創製。為一水平仰置的半球形銅釜,球心處有一帶小孔的板,利用針孔成像原理測定太陽的赤緯和時角,也可用以測定各食相的時刻。仰儀的主體是一隻直徑約直徑3米多二元天文尺的銅質半球麵,它的形狀好像一口仰放著的大鍋,因而得名。
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郭守敬在天文曆法方麵作出了卓越的貢獻。
在邢台縣的北郊,有一座石橋。金元戰爭使這座橋的橋身陷在泥淖裏,日子一久,竟沒有人能夠說清它的所在了。郭守敬查勘了河道上下遊的地形,對舊橋基就有了一個估計。根據他的指點,居然一下子就挖出了這久被埋沒的橋基。石橋修複後,當時元代著名文學家元好問還特意為此寫過一篇碑文。