书城童书中国少年百科知识4:科学探索卷
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第45章 仰仪和日晷

仰仪是我国古代的一种天文观测仪器,由元朝天文学家郭守敬设计制造。

仰仪的主体是一只直径约三米的铜质半球面,看上去像一口仰放着的大锅,因而给它取名“仰仪”。仰仪的内部球面上,纵横交错地刻划出一些规则网格,用来量度天体的位置。在仰仪的锅口上刻有一圈水槽,用来注水校正锅口的水平,使其保持水平设置;在水槽边缘均匀地刻划出24条线,用来表示方向。在正南方的刻线上安置着两根十字交叉的竿子,呈正南北方向,一直延伸到仰仪的中心,把一块凿有中心小孔的小方板装在竿子的北端,并且小方板可以绕着仰仪中心旋转。

仰仪是采用直接投影方法的观测仪器,非常方便、直观。举例子,当太阳光透过中心小孔时,在仰仪的内部球面上就会投个影出太阳的映像,观测者便可以从网格中直接读出太阳的位置。日全食时,人们能利用仰仪清楚地观看日食的全过程,连同每一个时刻,日面亏损的位置、大小都能比较准确地测量出来。因此,古代天文工作者在进行天文观测时都十分喜用仰仪。

日晷又称“日规”,是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,作用相当于圭表中立竿,因此,晷针又叫“表”。石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极。在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时。当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子就像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻。

从春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,因此,晷针的影子总是投向晷面上方;从秋分到春分期间,太阳总是在天赤道的南侧运行,因此,晷针的影子总是投向晷面的下方。所以我们在观察日晷之前,要首先了解一下两个不同时期晷针的投影位置。