渾象

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渾象是一種表現天體運動的演示儀器，類似現代的天球儀，是一種可繞軸轉動的刻畫有星宿、赤道、黃道、恆隱圈、恆顯圈等的圓球，渾象主要用於象徵天球的運動，表演天象的變化。

渾象與渾儀合稱為渾天儀。渾象最初是由中國天文學家耿壽昌發明於公元前2世紀中葉的西漢時期。東漢的張衡水運渾象又對後世渾象的製造影響很大，宋朝的水運儀象台則達到歷史上渾象發展的最高峰。中國現存最早的渾天儀製造於明朝，陳列在南京紫金山天文台。

目錄

歷史發展

公元前4世紀，周朝戰國時的石申、甘德最早製作渾象。與此同時，希臘人喜帕恰斯和埃拉托斯特尼也發明了渾儀。

西漢宣帝甘露二年（公元前52年），大司農耿壽昌「鑄銅為象，以測天文」。東漢賈逵、傅安等在圓儀上加上黃道環，稱為「黃道銅儀」（公元103年詔書造「黃道銅儀」）。117年東漢天文學家張衡創製渾象，用漏壺滴出的水發動齒輪，帶動渾象繞軸旋轉，並使渾象的轉動與地球的周日運動相等，可以將天象準確的表示出來。

早期曾有木儀，《隋志》引吳太史令陳苗的話說：「先賢制木為儀，各曰渾天。」以後多為金屬鑄造。

十六國的前趙劉曜光初六年（323年），史官丞南陽孔挺曾鑄造銅渾儀。北魏道武帝天興初年（398年），太史令晁崇修渾儀，用以觀測星象。1至明元帝永興四年（412年），下詔造候部鐵儀。

南北朝時，到宋文帝元嘉十三年（436年），太史令錢樂之鑄造了一座渾天銅儀，實際上是一座渾象，即天球儀。元嘉十七年（440年）時，錢樂之又製作了一座小渾天。它的形制，亦是「象天運，而地在其中。」 依舊是「安二十八宿中外星官備足」。宋以後的梁代亦製作過渾天象。渾天象、渾象、渾天儀等，在名稱上的區分並不嚴格，它們都是形象化的星圖。它的功能與作用都比星圖多，製作亦比星圖困難。

南宋史學家李心傳於《建炎以來朝野雜記》甲集卷四有以下的記載：渾天儀，古器也。舊京凡四座，每座約用銅二萬斤。至道儀在測驗渾儀所，皇祐儀在翰林天文局，熙寧儀在太史局天文院，元祐儀在合台。紹興三年，工部員外郎晉陵袁正功獻渾儀木樣，命有司制之，太史局請折半製造，計用銅八千四百餘斤。詔工部侍郎提舉，後以巡幸不克成。時資州龍水縣士人張大橶以木為蓋天，言可備

軍幕中候驗。七年汞，席大光為制置大使，獻諸朝。其後，上在容中自作渾儀，然制差小。十四年四月，遂命 有司制之，內侍邵諤領其事，久之乃成。三十二年，以授太史局焉。在西方，渾儀在希臘文明中誕生，約公元前3世紀時用作教具。

水運渾象

喜帕恰斯（約前190年-前120年）（可能在1世紀斯特拉波的《地理學》一書里提到，喜帕恰斯著作皆失傳）將第一位發明表示天球的渾象歸功於希臘人埃拉托斯特尼（前276年-前194年）。然而，漢朝（前202年）大司農耿壽昌於前52年獨立發明了渾象，而東漢學者張衡（78年-139年）是第一位將一組由水車傳動複雜齒輪用於驅動渾像這種動機付諸實現的科學家。這種水車的動力是由流入的水鍾提供持續不斷的壓力產生。後來張衡在儲水器與流入容器間加了個額外的補償水箱改進了水鍾。

歷史上最早記載製造渾象的是耿中丞，即耿壽昌，他是西漢宣帝時的大司農中丞，大概是因為農業生產同天象變化關係密切，他對天文學也有研究。

他把從渾天說認識到的天球形象化地表現出來，可見渾象的大體形狀應該是個大圓球，在球上布列了許多星辰，大圓球的旋轉就表演出天象的變化。可惜，耿壽昌的渾象和著作都未能保留下來，我們無從知道它的具體結構。

有關渾象的最早記載為東漢張衡的《渾天儀圖注》。張衡在前人製造渾象的基礎上也製作了一架水運渾天儀（又叫「漏水轉渾天儀」，），實際上就是一個渾象。那是一個大圓球，周長為1丈4尺6寸1分，相當於4分為1 度，周天共365.25度，上面標有二十八宿中外星官、南北二極、黃赤二道，北極周圍有恆顯圈，南極附近有恆隱圈，還有二十四節氣，日、月、五大行星等。整個渾象以水力推動，與天球轉動合拍，這是在我國古代歷史上一個很著名的創造。

張衡的儀器當然由於年湮代遠而不能見到了，但是張衡渾象的式樣已被歷代繼承下來。

張衡以後許多天文學家，如三國時陸績、王蕃，南北朝時錢樂三，唐代一行、梁令瓚，元代郭守敬等都曾製造過渾象，而且都同水力和機械聯繫在一起，以取得與天球的周日轉動同步的效果。

歷代製造的渾象大都已經毀亡，現存僅有兩架，一架在南京紫金山天文台，一架在北京建國門古觀象台（南懷仁所造），均是清代鑄造的。

組成結構

渾象的基本形狀是一個圓球，象徵天球，圓球上布滿星辰，畫有南北極、黃赤道、恆顯圈、恆隱圈、二十八宿、銀河等等，另有轉動軸以供旋轉，還有象徵地平的圈（在圓球之外）或框，或有象徵地體的塊（在圓球之內）。

工作原理

渾象是另一種古代天文儀器，主要用於象徵天球的運動，表演天象的變化，有時也稱渾天象或渾天儀，甚至稱為渾儀，同用於觀測的渾儀互相混淆。

渾象由於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。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面上，能使人不受時間限制，隨時了解當時的天象。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。

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