浑象是一种表现
天体运动的演示仪器,类似现代的天球仪,是一种可绕轴转动的刻画有星宿、赤道、黄道、恒隐圈、恒显圈等的圆球,浑象主要用于象征天球的运动,表演天象的变化。浑象与
浑仪合称为
浑天仪。浑象最初是由中国天文学家耿寿昌发明于公元前2世纪中叶的西汉时期。
东汉的
张衡水运浑象又对后世浑象的制造影响很大,宋朝的
水运仪象台则达到
历史上浑象发展的最高峰。中国现存最早的浑天仪制造于明朝,陈列在
南京紫金山天文台。
词语概念
清代天球仪,1903年制作,直径三尺,嵌有1449颗恒星,沿袭了中国古代的星名和星座划分,南极圈内的星座为明末从西方传入。类似现代的天球仪。又称浑天仪。
宋沈括 《梦溪笔谈·象数一》:“浑象,象天之器,以水激之,以水银转之,置於密室,与天行相符, 张衡 、 陆绩 所为。”《清史稿·天文志三》:“自古言天之精者,知日月五星为浑象而已。”
南宋史学家
李心传于《
建炎以来朝野杂记》甲集卷四:
浑天仪,
古器也。旧京凡四座,每座约用铜二万斤。至
道仪在测验
浑仪所,皇祐仪在翰林天文局,熙宁仪在太 史局天文院,元祐仪在合台。绍兴三年,工部员外郎晋陵袁正功献
浑仪木样,命有司制之,太史局请折半制 造,计用铜八千四百馀斤。
诏工部侍郎提举,後以巡幸不克成。时资州
龙水县士人张大橶以木为
盖天,言可备 军幕中候验。七年汞,席大光为制置大使,献诸朝。其後,上在容中自作
浑仪,然制差小。十四年四月,遂命 有司制之,内侍邵谔领其事,久之乃成。三十二年,以授太史局焉。
浑象,在
天文学上,是古代根据
浑天说用来演示
天体在
天球上的运动及测量黄赤道坐标差的
仪器。虽然名称相似,但浑象与浑仪不同。“浑象”又称“浑天仪”,相当于天球仪,用以演示天体运动;而
浑仪则用以协助天文观测,有中空的窥管,功能相当于现代的
望远镜,只是没有镜片。
历史发展
公元前4世纪,周朝
战国时的
石申、
甘德最早制作浑象。与此同时,
希腊人
喜帕恰斯和
埃拉托斯特尼也发明了
浑仪。
西汉宣帝甘露二年(公元前52年),大司农耿寿昌“铸铜为象,以测天文”。
东汉
贾逵、
傅安等在圆仪上加上黄道环,称为“
黄道铜仪”(公元103年诏书造“黄道铜仪”)。
117年
东汉天文学家
张衡创制浑象,用漏壶滴出的水发动齿轮,带动浑象绕轴旋转,并使浑象的转动与地球的周日运动相等,可以将天象准确的表示出来。
早期曾有木仪,《隋志》引吴太史令陈苗的话说:“先贤制木为仪,各曰浑天。”以后多为金属铸造。
十六国的
前赵刘曜光初六年(323年),史官丞南阳孔挺曾铸造铜浑仪。
北魏道武帝天兴初年(398年),太史令晁崇修浑仪,用以观测星象。1至明元帝永兴四年(412年),下诏造候部铁仪。
南北朝时,到宋文帝
元嘉十三年(436年),太史令钱乐之铸造了一座浑天铜仪,实际上是一座浑象,即天球仪。元嘉十七年(440年)时,钱乐之又制作了一座小浑天。它的形制,亦是“象天运,而地在其中。” 依旧是“安二十八宿中外星官备足”。宋以后的梁代亦制作过浑天象。浑天象、浑象、
浑天仪等,在名称上的区分并不严格,它们都是形象化的星图。它的功能与作用都比星图多,制作亦比星图困难。
南宋史学家
李心传于《
建炎以来朝野杂记》甲集卷四有以下的记载:
浑天仪,古器也。旧京凡四座,每座约用铜二万斤。至道仪在测验浑仪所,皇祐仪在翰林天文局,熙宁仪在太史局天文院,元祐仪在合台。绍兴三年,工部员外郎晋陵袁正功献浑仪木样,命有司制之,太史局请折半制造,计用铜八千四百余斤。诏工部侍郎提举,后以巡幸不克成。时资州龙水县士人张大橶以木为盖天,言可备
军幕中候验。七年汞,席大光为制置大使,献诸朝。其后,上在容中自作浑仪,然制差小。十四年四月,遂命 有司制之,内侍邵谔领其事,久之乃成。三十二年,以授太史局焉。
在西方,
浑仪在
希腊文明中诞生,约公元前3世纪时用作教具。
水运浑象
喜帕恰斯(约前190年-前120年)(可能在1世纪
斯特拉波的《地理学》一书里提到,喜帕恰斯著作皆失传)将第一位发明表示天球的浑象归功于希腊人
埃拉托斯特尼(前276年-前194年)。然而,汉朝(前202年)
大司农耿寿昌于前52年独立发明了浑象,而
东汉学者
张衡(78年-139年)是第一位将一组由
水车传动复杂齿轮用于驱动浑像这种动机付诸实现的科学家。这种水车的动力是由流入的
水钟提供持续不断的
压力产生。后来张衡在储水器与流入容器间加了个额外的补偿水箱改进了水钟。
历史上最早记载制造浑象的是耿中丞,即耿寿昌,他是
西汉宣帝时的大司农中丞,大概是因为
农业生产同
天象变化关系密切,他对
天文学也有研究。
他把从浑天说认识到的天球形象化地表现出来,可见浑象的大体形状应该是个大圆球,在球上布列了许多星辰,大圆球的旋转就表演出
天象的变化。可惜,耿寿昌的浑象和著作都未能保留下来,我们无从知道它的具体结构。
有关浑象的最早记载为
东汉张衡的《浑天仪图注》。
张衡在前人制造浑象的基础上也制作了一架水运
浑天仪(又叫“
漏水转浑天仪”,),实际上就是一个浑象。那是一个大圆球,
周长为1丈4尺6寸1分,相当于4分为1 度,
周天共365.25度,上面标有二十八宿中外星官、南北二极、黄赤二道,北极
周围有恒显圈,南极附近有恒隐圈,还有二十四节气,日、月、五大行星等。整个浑象以水力推动,与天球转动合拍,这是在我国古代
历史上一个很著名的创造。
张衡的仪器当然由于
年湮代远而不能见到了,但是张衡浑象的式样已被历代继承下来。
张衡以后许多
天文学家,如三国时
陆绩、
王蕃,南北朝时钱乐三,唐代一行、
梁令瓒,元代
郭守敬等都曾制造过浑象,而且都同水力和机械联系在一起,以取得与天球的周日转动同步的效果。
历代制造的浑象大都已经毁亡,现存仅有两架,一架在
南京紫金山天文台,一架在北京建国门古观象台(
南怀仁所造),均是清代铸造的。
组成结构
浑象的基本形状是一个圆球,象征天球,圆球上布满星辰,画有南北极、
黄赤道、恒显圈、恒隐圈、二十八宿、银河等等,另有转动轴以供旋转,还有象征地平的圈(在圆球之外)或框,或有象征地体的块(在圆球之内)。
工作原理
浑象是另一种古代天文仪器,主要用于象征天球的运动,表演天象的变化,有时也称浑
天象或
浑天仪,甚至称为
浑仪,同用于观测的浑仪互相混淆。
浑象由于圆球的转动带动星辰也转,在地平以上的部分就是可见到的
天象。它把太阳、月亮、二十八宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个圆球面上,能使人不受时间限制,随时了解当时的
天象。白天可以看到当时在天空中看不到的星星和月亮,而且位置不差;阴天和夜晚也能看到太阳所在的位置。用它能表演太阳、月亮以及其他星象东升和西落的时刻、方位,还能形象地说明夏天白天长,冬天黑夜长的道理等。