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仰仪

仰仪是我国古代汉族天文学家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一丈二尺(元代天文尺)的铜质半球面,它的形状好像一口仰放着的大锅,因而得名。仪唇(半球面的边缘)上边刻着时辰和方位,相当于地平圈,上面还有水槽,用以校正水平。

在仪唇的南部放置东西向和南北向的杆子各一根,称为缩竿。南北向缩竿末端延伸到半球的中心,顶端装置一小方板,称为璇玑板。

板可以南北向和东西向转动。板的中央开一小孔,小孔的位置正好在半球的中心。

仰仪的内部球面上,纵横交错地刻划出一些规则网格,是赤道地平坐标网。用来量度天体的位置。不过,这个坐标网与天球的坐标网,东西相反,以南极替代北极。

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,以示方向。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璇玑板装在竿子的北端,并且璇玑板可以绕着仰仪中心旋转。转动璇玑板,使它正对太阳。太阳光通过小孔在球面上成像,从坐标网上立刻可以读出太阳去极度数和时角,由此可知当地的真太阳时和季节。

仰仪是采用直接投影方法的观测仪器,非常直观、方便。例如,当太阳光透过中心小孔时,在仰仪的内部球面上就会投影出太阳的映像,观测者便可以从网格中直接读出太阳的位置了。尤其在日全食时,它能测定日食发生的时刻,利用仰仪能清楚地观看日食的全过程,连同每一个时刻、日食的方位角、食分多少和日面亏损的位置、大小都能比较准确地测量出来。这架仪器它甚至还能观测月球的位置和月食情况。被称为“日食观测工具的鼻祖。”

因此,是很受古代天文工作者喜爱的一种天文观测仪器。仰仪流传到朝鲜和日本后,取消了璇玑板,改成尖顶的晷针,从而成为纯粹的日晷,被称为仰釜日晷。 [1]

乌鼎仰仪是由农村社会妇女经常用来煎炒食物的乌鼎为材料,代替仰仪的碗状部分,作为本土化与生活化的诉求,以及简单化却足以作为科学教育启发的风格。指针部分改良为指向北极星的长直铁线,将鼎耳两端连接,于铁线中央安装一球状指标,太阳照射时,球状指标可以在鼎底产生阴影作为指示之用。

其与古代仰仪不同之处约有

(1) 乌鼎仰仪依据地理纬度倾斜安装(例如垦丁纬度22度,安装时鼎之北方向上倾斜22度。),使铁线指向北极星,让刻度的几何性质容易刻画;

(2)在乌鼎底端增加太阳时差的路径图,可以修正时差,并指示回归日期,但因为以指示球的阴影变化作为指针功能,时差图与太阳在天上的时差路径图上下颠倒,但左右不颠倒。

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