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[转帖] 【应征悬赏征文】中国古代天文学成就——仪器制作[7P]

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【应征悬赏征文】中国古代天文学成就——仪器制作[7P]

版主留言
999MS(2012-4-15 14:50): 这个图床不好,无法直接显示图片
原帖标题:【本帖有悬赏征文,见版主留言】谈谈古人现在人对宇宙的认识
原帖地址:http://68.168.16.151/forum/thread-4311986-1-8.html
个人评论:说实话这种题材非常的冷门、枯燥,一般人不大感兴趣,
但毫无疑问我国古代在天文学上有极其伟大的成就,但由于历史悠久
,我们都不大了解,今天我们就共同了解一下。
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我国古代在创制天文仪器方面,也作出了杰出的贡献,创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。我国最古老、最简单的天文仪器是土圭,也叫圭表。它是用来度量日影长短的,它最初是从什么时候开始有的,已无从考证。

  此外,西汉的落下闳改制了浑仪,这种我国古代测量天体位置的主要仪器,几乎历代都有改进。东汉的张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑象。元代的郭守敬先后创制和改进了10多种天文仪器,如简仪、高表、仰仪等。

  具体介绍如下:

  一、计时工具

  圭表



  圭表是一种既简单又重要的测天仪器,它由垂直的表(一般高八尺)和水平的圭组成。圭表的主要功能是测定冬至日所在,并进而确定回归年长度,此外,通过观测表影的变化可确定方向和节气。

  很早以前,人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子,这些影子的变化有一定的规律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化,这根立竿或立柱就叫做“表”;用一把尺子测量表影的长度和方向,则可知道时辰。后来,发现正午时的表影总是投向正北方向,就把石板制成的尺子平铺在地面上,与立表垂直,尺子的一头连着表基,另一头则伸向正北方向,这把用石板制成的尺子叫“圭”。正午时表影投在石板上,古人就能直接读出表影的长度值。

  经过长期观测,古人不仅了解到一天中表影在正午最短,而且得出一年内夏至日的正午,烈日高照,表影最短;冬至日的正午,煦阳斜射,表影则最长。于是,古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。譬如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值相隔的天数,就是一年的时间长度,难怪我国古人早就知道一年等于365天多的数值。

  在现存的河南登封观星台上,40尺的高台和128尺长的量天尺也是一个巨大的圭表。  日晷



  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,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,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。于是,移动着的晷针影子好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。

  由于从春分到秋分期间,太阳总是在天赤道的北侧运行,因此,晷针的影子投向晷面上方;从秋分到春分期间,太阳在天赤道的南侧运行,因此,晷针的影子投向晷面的下方。所以在观察日晷时,首先要了解两个不同时期晷针的投影位置。  漏刻





  漏刻是古代的一种计时工具,不仅古代中国用,而且古埃及、古巴比伦等文明古国都使用过。漏是指计时用的漏壶,刻是指划分一天的时间单位,它通过漏壶的浮箭来计量一昼夜的时刻。最初,人们发现陶器中的水会从裂缝中一滴一滴地漏出来,于是专门制造出一种留有小孔的漏壶,把水注入漏壶内,水便从壶孔中流出来,另外再用一个容器收集漏下来的水,在这个容器内有一根刻有标记的箭杆,相当于现代钟表上显示时刻的钟面,用一个竹片或木块托着箭杆浮在水面上,容器盖的中心开一个小孔,箭杆从盖孔中穿出,这个容器叫做“箭壶”。随着箭壶内收集的水逐渐增多,木块托着箭杆也慢慢地往上浮,古人从盖孔处看箭杆上的标记,就能知道具体的时刻。漏刻的计时方法可分为两类:泄水型和受水型。漏刻是一种独立的计时系统,只借助水的运动。后来古人发现漏壶内的水多时,流水较快,水少时流水就慢,显然会影响计量时间的精度。于是在漏壶上再加一只漏壶,水从下面漏壶流出去的同时,上面漏壶的水即源源不断地补充给下面的漏壶,使下面漏壶内的水均匀地流人箭壶,从而取得比较精确的时刻。

  现存于北京故宫博物院的铜壶漏刻是公元1745年制造的,最上面漏壶的水从雕刻精致的龙口流出,依次流向下壶,箭壶盖上有个铜人仿佛报着箭杆,箭杆上刻有96格,每格为15分钟,人们根据铜人手握箭杆处的标志来报告时间。

二、天文观测仪器

  浑仪



  浑仪是我国古代的一种天文观测仪器。在古代,“浑”字含有圆球的意义。古人认为天是圆的,形状像蛋壳,出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸,地球则是蛋黄,人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置。因此,把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”。

  最初,浑仪的结构很简单,只有三个圆环和一根金属轴。最外面的那个圆环固定在正南北方向上,叫做“子午环”;中间固定着的圆环平行于地球赤道面,叫做“赤道环”;最里面的圆环可以绕金属轴旋转,叫做“赤经环”;赤经环与金属轴相交于两点,一点指向北天极,另一点指向南天极。在赤经环面上装着一根望筒,可以绕赤经环中心转动,用望筒对准某颗星星,然后,根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置。

  后来,古人为了便于观测太阳、行星和月球等天体,在浑仪内又添置了几个圆环,也就是说环内再套环,使浑仪成为多种用途的天文观测仪器。  天体仪



  天体仪,古称“浑象”,是我国古代一种用于演示天象的仪器。我国古人很早就会制造这种仪器,它可以用来直观、形象地了解日、月、星辰的相互位置和运动规律,可以说天体仪是现代天球仪的直接祖先。北京古观象台上安置的天体仪,是我国现存最早的天体仪,制于清康熙年间,重3850公斤。

  天体仪的主要组成部分是一个空心铜球,球面上刻有纵横交错的网格,用于量度天体的具体位置;球面上凸出的小圆点代表天上的亮星,它们严格地按照亮星之间的相互位置标刻。整个铜球可以绕一根金属轴转动,转动一周代表一个昼夜,球面与金属轴相交于两点:北天极和南天极。两个极点的指尖,固定在一个南北正立着的大圆环上,大圆环垂直地嵌入水平大圈的两个缺口内,下面四根雕有龙头的立柱支撑着水平大圈,托着整个天体仪。利用浑象,无论是白天还是阴天的夜晚,人们都可以随时了解当时应该出现在天空的星空图案。  水运仪象台



  水运仪象台是宋代苏颂、韩公廉等人设计制造的一座大型天文仪器,它把观测天象的浑仪、演示天象的浑象和报时装置巧妙地结合在一起,是我国古代一项卓越的创造。水运仪象台高约12米,宽约7米,呈下宽上窄的正方台形,全部为木建筑结构。全台分为三部分,最上层是一个可以开闭屋顶的木屋,里面放置一架铜制浑仪,用来观测天象;中间部分是一间密室,放置浑象,可以随时演示天象;最为有趣的是下面的报时装置,在台的南面可以看到五层木阁,每一层木阁里都有报时的小木人,他们各司其职,根据不同的时刻,轮流出来报时。它的一套动力装置“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。


[ 本帖最后由 diannao5678 于 2012-4-15 15:08 编辑 ]
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中国古人比现代人要聪明多了.现在的孩子都被学校给教育成了学习型的人才了 都他妈的给教傻了.

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中国古代天文中有丰富的关于宇宙结构的设想。远在人类社会的早期,中国古代就逐渐形成“天圆如张盖,地方如棋局”的朴素的直观见解。到了3000年前的西周时代,又逐渐形成了“盖天说”。盖天说认为,大地不是平整方形,而是拱形,天空如一个斗笠,大地犹如一个倒扣的盘子。战国时代的尸佼在《尸子》一书中对宇宙概念明确写到“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”意思是:宇表示东南西北上下六个方向,即表示空间。宙表示过去、现在和将来,即表示时间。东汉著名天文学家张衡在《浑天仪图注》一书中载有:“浑天如鸡子,天体圆如弹丸,地如鸡中黄,孤居于内,天大而地小,天表里有水,天之包地,犹壳之裹黄。”这里描述的是浑天说。这个学说最大成就是肯定了大地是球形的,同时大地是悬在空间的球体。
当人类还处于原始社会时期,就注意到天象与周围环境的变化关系,日升日落,月缺月圆,寒来暑往,斗转星移,形成了人们最初的日、月、季节、年的时间概念,并由此开始了对天的观测,专门观测天空的场所——天文台

进入20世纪以来,由于人类科学技术的飞速发展,天文观测手段出现一次又一次的革命性的进展,观测到了上百亿光年的宇宙空间,了解到天体的上百亿年的时间演化。天文学家们对这样的大尺度空间和悠久的时间里的物质演变产生了浓厚的兴趣。如何解释已观测到的许许多多客观事实,如何利用现代物理学对这许许多多观测事实给予科学的说明?这些就是现代宇宙学的任务,它是天文学中的一个分支。也就是说,现代宇宙学从整体上研究大尺度的时空性质,物质运动的规律。它是当代天文学中最活跃的前沿阵地之一。现代宇宙学的最大特征是必须尊重观测到的客观事实,不能凭想象。而且必须能在理论物理学的基础上给予科学的说明。它涉及到恒星的起源和演化,星系的起源和演化,元素的起源和演化等多方面的基础理论问题。人们最想知道的是:宇宙是什么样子呢?宇宙有多大?宇宙的结构如何?宇宙有没有诞生之日和终结之时?20世纪以来,天文学家们建立起多种宇宙模型。概括起来主要有两大派别:一类叫稳恒态宇宙模型,它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是不随时间变化的,稳恒不变。不仅在空间上是均匀的,各向同性的,而且在时间上也是稳定的。这是1948年英国天文学家邦迪(Hermann Bondi;)等人提出的;另一类叫演化态模型,它认为宇宙在大尺度上的物质分布和物理性质是随时间在变化的。这是1922年,苏联数学家弗里德曼(Friedmann)在解爱因斯坦引力场方程时得到的。在众多的宇宙模型中,目前影响较大的是热大爆炸宇宙学说。热大爆炸宇宙学认为,大约在150亿年前,在一个致密炽热的奇点发生了惊人的热大爆炸。这场爆炸后,形成迅速的膨胀,逐渐形成了我们今日可见的宇宙。这就告诉我们,不仅宇宙间的万物在演化,大尺度的宇宙本身也是演化的主体。那么,现在有没有观测到的事实来支持这个观点呢?上面介绍的有关星系的红移现象和哈勃定律等,都支持了宇宙还在膨胀之中的论点。另外,20世纪60年代天文学中的四大发现之一的微波背景辐射认为,星空背景普遍存在着2.7K微波背景辐射,这种辐射在天空中是各向同性的。这同由理论预言的热大爆炸遗留下的余热相符,有利地支持了大爆炸宇宙学的观点。但是,热大爆炸宇宙学也有些根本性问题没解决。如大爆炸前的宇宙是什么样,大爆炸是怎么引起的、宇宙的膨胀未来是什么结局?……。关于宇宙的问题虽然没有解决,但是,我们可以看到两个伟大的事实:一、人是宇宙物质演化的结果。而人的思维又反过来认识宇宙间的万物,充分体现了人的智慧和力量的伟大;二、人类对宇宙的认识,特别是近几十年来在观测事实和理论分析中都有巨大的飞跃,它预示着未来会有突破性的伟大成就,这是人类社会和科学发展的规律,我们每个人都不是局外人。
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