古人是怎麼用渾天儀的？

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渾天儀到底是幹什麼用的

渾儀有留下來的原件，在紫金山天文台有。
原理也不複雜。這不是用來算命或是演示天象的，這是用來測量天體的坐標的儀器。
天文學導論的課參觀了北京古觀象台，院子里有個渾儀的複製品。講解員老師很棒，加上大部分都是天文系的學生，我們很容易就明白了渾儀的原理和操作。因為是複製品，我們還上手動了幾下。

圖

可以看到渾儀從外到里可以分成三層。裡面兩層可以轉（注意紅色圈），最內層有一個窺管，可以南北方向移動。整個渾儀的軸指向北天極，也就是與地球自轉軸平行。
使用時，將窺管對準想要測量的星星，窺管是空心的，指向星星的時候就可以穿過洞看到星星。最內層有刻度，通過窺管指示的刻度，就可以讀出天體的赤緯，反應天體在南北方向的位置。
同時，將第二層與最外層按照一定規律對齊，（也就是恆星時，與日期有簡單的對應關係），然後最內層在倒數第二層上，在赤道環上就可以讀出天體的赤經，在黃道環上就可以讀出黃經。這兩個量反應東西方向的位置。

我們可以看到渾儀上體現了常用的天文坐標。最外層，地平圈和子午圈，是地平坐標；中間，天赤道，二分圈，二至圈，是赤道坐標，黃道，是黃道坐標。

換個方向看

當然這些都是基於現在的坐標系的定義來說的，古人用的可能不太一樣，比如「去極度」，其實就是90°-赤緯。原理一樣的。

其實外表看起來很玄乎的儀器其實有非常科學的原理！畢竟在古代觀象台要負責制定曆法，所以測量什麼的還是需要很精準的。中國的曆法一直遙遙領先，沈括的十二氣歷，郭守敬的授時歷，精度與現在的格里曆相當，但早幾百年。十二氣歷甚至被認為比格里曆還要好。

渾天儀，是個迷一樣的稱呼，這三個字在古代有時候指渾儀，有時候指渾象，根本沒個b數。

尞祡：渾天儀究竟是渾儀和渾象的總稱，還是只是類似於渾象？

《隋書》曰：耿詢見其故人高智寶以玄象直太史，詢從之，受天文算術。詢創意造渾天儀，不假人力，以水轉之，施於暗室中，外候天時，合如符契。

比如上面這個，渾天儀就肯定是說渾象。

安溪先生云：渾天儀三重。其外一重不動者為六合儀，所以定上下四方之位。其中一重旋轉者為三辰儀，所以象天體圜動之行。其內一重周遊四徧者為四游儀，所以挈玉衡而便觀察。——阮葵生【清】《茶餘客話》卷十三

上面這個，渾天儀則肯定是說渾儀。

怎麼區分？只能看上下文，沒別的辦法。所以一些人在寫文章時候強調，渾天儀是渾儀和渾象的通稱——通用的稱呼，意思是渾儀和渾象通用渾天儀這個名字，當然一定會引起誤解咯……這種說法細看是相對合理的。

然後語文課的詞語辨析就來了，通稱-統稱-總稱，這仨詞語看起來像，其實意思不太一樣，而且前面說的科普作家用的通稱含義似乎也不是詞典里那個含義（百度：通常稱為；一般叫做）。然而不少不學無術的人，胡亂變換，所以才有現在百度百科上面講的

總稱的提法是有問題的。至少肯定沒有加總的含義。

前面鎮業說了渾儀怎麼用，我就補充一點渾象吧。渾象基本樣子如下圖，是一種球體星圖，也就是叫天球儀的。下圖渾象平台為地平環，豎環為子午環，刻度部分為天赤道刻度。

渾象有時會設計為藉助水力自行轉動，實時模擬星體位置。你抬頭看織女星在頭頂，那麼渾象上織女星也該在頭頂，稍等幾個小時，星星西落，渾象大球也該轉動到對應位置。

漏水轉渾天儀

渾象，全中國最出名的一個就是張衡做的渾天儀，沒錯，宣傳口一直說的張衡做渾天儀是指渾象，是個大球——直徑四尺六寸，上面標註星官、黃道赤道等內容。而不是超多環構成的渾儀。

渾天儀依賴漏壺穩定的流水水力和機械驅動，穩定的圍繞極軸旋轉，也叫漏水轉渾天儀。

陸績渾象

陸績這個人在三國演義和二十四孝裡面都有出鏡，他做的渾儀特點是不「渾」，渾就是圓，他做的那個，書上說狀如鳥卵，恐怕是個橢球體抑或真是個蛋形？因為他覺得天南北和東西不等。

葛衡渾天

據說葛衡是葛洪的叔叔，和樓上陸績一樣，也是吳國的（吳國好像天文比較厲害？陳卓、趙爽、王蕃也都是吳國的）他做的這個「渾天」也比較有特點：吳有葛衡字思真，改作渾天，使地居於中，以機動之，天轉而地止，以上應晷度。他這個是不是大球呢？文字資料太少，只能猜。

其後比較出名渾象比如錢樂之、耿詢、梁令瓚、張思訓等，所做渾象或者水力驅動或者乾脆就是天體儀根本不會自己動，其他就是一如舊制了。

玲瓏儀

宋代時候製成一個球上依照星星位置鑿孔，然後人進進球中觀看的儀器，記載為：

大如人體，人居其中有如篝象，因星鑿竅，依竅加星，以備激輪旋轉之勢。中星昏曉應時，皆見於竅中。星官、歷翁聚觀駭嘆，蓋古未嘗有也——曲洧舊聞

後來郭守敬之玲瓏儀與此大類。

然後一個比較重要的問題，水力怎麼驅動？齒輪機械怎麼造？

請移步《新儀象法要》，蘇頌在製作水運儀象台的時候，連圖都畫了流傳下來了。現在有翻譯好的文本可以看：

不詳談了我不懂這些。

現在的科學家對復原的渾天儀進行了過度的解釋。
其實渾天儀在古代就是預測的作用，古代人看天象，主要是用來看凶吉，方士用一架機器來複制一個天象，就能提前很多天看到天象。
另外它在陰雨連綿的天氣里作用非凡——你不能出門看天，可以在屋子裡看。

這個又是一個太長以至不能的評論，摺疊我把。

明清時期的天文曆法，都離不開傳教士。
當時的天文儀器大都是外國傳教士監造的，比如北京古觀象台的八台儀器，比如渾儀基本是中國傳統和西方技術妥協的產物。

附文：戴進賢、劉松齡與璣衡撫辰儀

利瑪竇、湯若望、南懷仁和紀理安等傳教士的儀器都屬於歐洲式的設計。到18世紀中葉，又出現了另一種嘗試。

耶穌會士戴進賢（Ignatius Koegler, 1680-1746），曾在英戈爾施塔特（Ingostadt）大學教授數學和東方語文。1716年8月抵澳門，翌年奉召到北京，在欽天監佐理歷政。1722年初接任「治理曆法」。1725年升任欽天監監正，六年後加禮部侍郎銜。1742年，他和徐懋德、明安圖（？-1764）、何國宗（？-1766）等編就《曆象考成續編》。耶穌會士劉松齡（Augustin de Hallerstein, 1703-1774）於1735年入京，到欽天監協助戴進賢工作，1743年升補監副。

戴進賢等「據西洋新測星度，累加測驗」，發現使用已久的南懷仁星表與天的運度不符，「理宜改定」[49]。遂於1744年11月9日與同仁一起奏請增修《靈台儀象志》，被批准。此舉引起乾隆帝對觀象台的注意。同年11月30日，皇帝視察了觀象台。看了台上的儀器後，他認為渾儀符合中國的觀測傳統，而西法在刻度劃分方面卻佔優。後來，他在為《儀象考成》作的序中道出了遺憾：南懷仁的六架儀器「占候雖精，體制究未協於古。赤道一儀，又無游環以應合天度」[50]。

1744年12月20日，和碩庄親王允祿等迎合照皇帝的意願，奏請製造三辰公晷儀：

「三辰公晷儀制規仿璣衡，其用廣大簡易，為從前所未有。請製造大儀，安置觀象台上，以便測量之用。」[51]

是年12月24日，皇帝批准了允祿的請求，並就造大儀作了指示：

「觀象台所存舊儀、座架廢銅著即為製造新儀之用。」[52]

我們認為，「用舊儀、座架廢銅鑄造」，恐怕不是刻意要銷毀舊的中式儀器，而應當是為了減少開支①。

允祿的那段話暗示，當時已經有了尺寸較小的三辰公晷儀。據文獻記載，乾隆九年（1744年）二月製作鍍金銅製三辰公晷儀[53][54]。據何國宗書寫的《三辰公晷儀說》記載[55]，它沒有地平圈，用游表而不用窺衡，藉助螺旋調節水平，引入了天體儀調節北極高度的原理，因而具有歐洲儀器的結構特徵。同時，它將赤道環再次分為中國簡儀上的那種天常赤道圈和游旋赤道圈。我們認為，它的主要設計者是既理解中國傳統儀器，又熟悉歐洲儀器技術的人。如果戴進賢與何國宗這樣的中國學者合作，他們設計三辰公晷儀是不困難的。由於尺寸小，它不能作為精密觀測的實用工具。

允祿等考察了南懷仁的黃道、赤道二儀，於1745年5月1日向皇帝報告了在雍和宮鑄造大儀的計劃：

「今應按其尺度製造，謹用五分之一擬制式樣，恭呈御覽，伏候聖訓，再鑄造儀器。……今郎中佛保現在雍和宮辦理鑄造之事，請就便交與佛保處，遵旨用舊儀、座架廢銅鑄造。如有不敷，再行配搭添補。臣等已派出內務府郎中楊作新、公議副總領葉文成、臣館算學教習何國棟、原任欽天監五官正劉裕錫，會同監製督工。臣等不時前往查看，一切作法仍會同西洋人戴進賢、劉松齡等商酌辦理。」[56]

乾隆帝對上述請求作了如下批示：

「好。照議辦理。依此五分之一式樣製造銅儀一座進呈。」[57]

與戴進賢、劉松齡等人商議「一切作法」這個說法表明，傳教士發揮了重要作用，甚至可以說他們指導了製作工作。1745年8月14日，允祿等在奏摺中再次提到儀器模型，並稱大型儀器為「三辰儀」：

「臣等隨令郎中佛保等將五分之一銅儀一座現今敬謹製造外，其觀象台添設三辰儀。」[58]

1746年春，戴進賢去世。5月6日，劉松齡繼任監正，繼續做編書和製造渾儀的工作。在三辰公晷儀的基礎上，欽天監先製成了一架黃銅鍍金的小三辰儀，子午圈的側面鐫刻著「大清乾隆丙寅年刻」。何國宗在1747年1月或2月初為此寫了《三辰儀說》，多半文字與《三辰公晷儀說》相同[59]。《皇朝禮器圖式》繪製了三辰儀插圖[60]。《皇朝文獻通考》幾乎完全重複了《皇朝禮器圖式》的文字說明，但把它錯安在「三辰公晷儀」的名下。與三辰公晷儀不同的是，三辰儀強調了測赤道經緯度的功能，增加了窺管的過極游圈變成了中國傳統的四游儀。

1754年1月27日，允祿等報告，已經鑄成並安設了大儀。他們認為，此儀「若僅名三辰，於義未備」，故請求皇帝賜名。乾隆帝將它定名為「璣衡撫辰儀」。4月8日在儀器上用滿漢兩種文字鐫刻「御制璣衡撫辰儀乾隆甲子造」。它成了中國歷史上最後一架大型渾儀，安裝在觀象台的西北角。負責監造的人員有內務府的佛保、楊作新、公義、舒山、葉文成，以及欽天監的何國棟和劉裕錫。從儀器構造的中國化推斷，中國人發揮了重要作用。「乾隆甲子造」指的是乾隆九年製造三辰公晷儀的時間，目的是強調兩者之間的聯繫。

有關璣衡撫辰儀的情況被編成《璣衡撫辰儀說》兩卷，列為《儀象考成》之卷首，並補上「御制」二字，於1757年刊印。此書是中國儀器史上對技術內容作文字描述最詳盡的專書。其中，《製法》一節可以看作是對南懷仁《儀象圖》的製造工藝部分的文字補充和詮釋。璣衡撫辰儀的製造者基本上承襲了南懷仁用過的製造工藝。

據《御制璣衡撫辰儀說》的《儀制》記述，最後的成品基本上是中式的三重環結構。它既繼承了三辰公晷儀的過極圈（赤極經圈）與游旋赤道圈相連的結構，又選擇了三辰儀的過極游圈和窺管（四游儀），並採用中國渾儀的典型子午雙環和過極雙環（赤極經圈），以及歐洲式的刻度劃分方法、螺旋和垂球。由於儀器被固定在北京的觀象台，設計者放棄了調節北極高度的結構。因此，它本質上成了中國傳統渾儀的改型設計，「即璣衡遺法」[61]。

和歷代中國渾儀相比，璣衡撫辰儀結構簡潔，刻度精，設計和製造時間長，裝飾造型華麗。因此，有人稱讚它是「清朝一代最傑作的天文儀器」[62]。然而，從儀器的技術特點和功能來審視，這種讚譽似言過其實，因為它有不容忽視的鑄造缺陷[63]，它的刻度沒超過南懷仁的儀器。雖然它的帶十字線的窺衡要比南懷仁的縫隙式照準器的瞄準精度高，但比當時歐洲儀器上帶測微計的望遠鏡照準儀落後得多。參與制造的傳教士僅遵皇帝的意願而對歐洲的新技術視而不見；中國匠師對歐洲新儀器了解不夠或者不得要領，似乎對另一個世界（歐洲）的技術進步有很大的距離感。

綜上所述，製造者先以「三辰公晷儀」為基礎製作了模型「三辰儀」，最後制就成品「璣衡撫辰儀」。設計思路與觀象台儀器的歐洲化趨勢相反，中國的鑄造工藝還在發揮著一定的作用。這表明，清朝的儀器技術經歷了一個歐洲化的過程，但並沒有實現徹底的歐洲化。

http://lib.ihns.ac.cn/bitstream/311051/1020/2/%E6%B8%85%E6%9C%9D%E5%89%8D%E6%9C%9F%E8%A7%82%E8%B1%A1%E5%8F%B0%E5%A4%A9%E6%96%87%E4%BB%AA%E5%99%A8%E7%9A%84%E6%AC%A7%E6%B4%B2%E5%8C%96.pdf

不用想了，渾天儀已經失傳了，現在看到的是個粗糙的仿製品，根本不是那回事。

天儀其實就是個模擬天體運動的物理模型而已

現今存世最早的渾天儀是明朝正統七年（1442）製造的，陳列在南京紫金山天文台。

圖為南京紫金山渾天儀

渾象

渾象，又稱渾天儀，在天文學上，是古代根據渾天說用來演示天體在天球上視運動及測量黃赤道坐標差的儀器。雖然名稱相似，但渾象與渾儀不同。「渾象」又稱「渾天儀」，相當於現在的天球儀，用以演示天體運動；而渾儀則用以協助天文觀測，有中空的窺管，功能相當於現代的望遠鏡，只是沒有鏡片。