再話北京之二 北京古觀象台

北京古觀象台離北京站很近。在過去的幾十年間，我不知有多少次路過這裡，但卻從來沒有進去過。昨天一個偶然的機會，我第一次進去參觀了這個觀象台。

北京古觀象台是世界上古老的天文台之一，是中國古代天文學光輝成就的歷史見證，全國重點文物保護單位。

從明朝正統初年到１９２９年止，古觀象台從事天文觀測近５００年，是現存古觀象台中保持連續觀測最悠久的。

它以建築完整、儀器精美、保存完好，觀測歷史悠久和在東西方文化交流中的獨特地位而聞名於世。 現在北京古觀象台已經改建為北京古代天文儀器陳列館，屬於北京天文台，繼續在科學和科普領域發揮著重要作用。

古觀象台是由元代大都城的東南角樓改建而成的高台磚砌建築。古觀象台台體高約１４米，台頂南北長２０．４米，東西長２３．９米。上設８架清制天文儀器。台下是紫微殿、漏壺房、晷影堂等建築，內置圭表、漏壺等儀器。

古觀象台始設於元代，原名「司天台」。明初攻克北京時毀於戰火，殘存的天文儀器被運往南京保存。明正統七年（1442年）時重建此台，崇禎年間（1629～1638年）由徐光啟、李天經等人先後製造了極限大儀、平懸渾儀、平面日晷、候時鐘、望遠鏡、沙漏等儀器。清代更名為「觀象台」。清代康熙和乾隆年間，改用西方技術製造出天體儀、赤道經緯儀、黃道經緯儀、地平經儀、象限儀、紀限儀、璣衡撫辰儀、地平經緯儀等八件銅製的大型天文儀器。清制８架銅儀除了造型，花飾，工藝等方面具有中國的傳統外，均採用歐洲天文學度量制和儀器結構。在刻度，游表，結構等方面，具有法國路易十四時代的風格，造型紋飾極為考究，反映了西歐文藝復興時代以後，大型天文儀器的進展和成就。它們是東西文化交流的歷史見證。

這些儀器至今仍陳列在古觀象台上。辛亥革命後改為中央觀星台，並複製了一套儀器。

清代製成的八件儀器是：

天體儀

天體儀，古稱「渾象」，是我國古代一種用於演示天象的儀器。我國古人很早就會製造這種儀器，它可以用來直觀、形象地了解日、月、星辰的相互位置和運動規律，可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。北京古觀象台上安置的天體儀（如圖），是我國現存最早的天體儀，制於清康熙年間，重3850公斤。

赤道經緯儀

赤道經緯儀是清朝製造的八件大型銅鑄天文儀器之一，也是我國重要的古天文觀測儀器。1673年製成，重達2720千克，至今仍完好地保存在北京古觀象台的觀測平台上。 　　整個觀測部分由三個大環和一根軸承組成。最外面的大環叫做「子午環」，呈正南北方向豎立著，兩面有刻度盤。中間的圓環呈南高北低，與天赤道平行，因此，叫做「赤道環」。環面上均勻地刻有24個大格，代表24小時，每個大格再分成4個小格，代表15分鐘， 在赤道環面的中心垂直地豎立著一根軸承，叫做「極軸」，與子午環相連，朝上的一點指向北天極，朝下的一點指向南天極，並由南極伸出的兩個象限弧支撐著。裡面的圓環叫做「赤經環」，還可以繞極軸旋轉。 　　整個觀測部分鑲嵌在一個半圓雲座內，由一條南北正立、昂首修尾的蒼龍托起，龍的四隻利爪分別抓住下面十字交梁的一端，每端都裝有調整儀器水平的螺栓。該儀器主要用於測量恆星以及太陽、月球、行星等天體的位置。 　　該儀是我國古代天文觀測中經常使用的儀器，曾於1900年被法國侵略者掠至法國駐華大使館內，後迫於世界輿論，於1902年歸還我國，被重新安裝在原來位置上。

黃道經緯儀

黃道經緯儀是中國第一台以現代的黃道坐標系統作觀測的儀器，適用於作觀測太陽和行星等天體的運動。它代表著中國和西方文化與科技交流的重要成果。原物長 2.3米，闊1.77米，高3.34米，重約2752公斤。黃道經緯儀主要分為外層環圈，只有一個子午圈；中層環圈,由極至圈和黃道圈組成；內層環圈，由黃道徑圈、通軸和橫表組成；座架，包括雲座、升龍、十字斜交梁和獅子。

地平經儀

地平經儀是我國古代的一種天文觀測儀器。重量達到811千克，公元1673年（清康熙十二年）製成， 現存於北京古觀象台。 　　地平經儀主要用於測量天體的地平方位角。其底座是副十字交梁，交樑上有三條屈身直立的蒼龍和一條銅柱，作為四個柱腳托著一個直徑兩米多的大銅圈，銅圈平行於地平面，叫做「地平圈」。圈面按東西和南北正相交成兩條直線，將地平圈分割成東南、西南、西北和東北四個方位，以正南和正北為零度，分別向東、西刻劃度數。在正東和正西兩點各豎一柱，兩條升龍盤柱而上，大約在一米半處相向合攏，在中心部分兩龍各伸出一爪，友好地捧著火球。再從地平圈中心垂直地豎起一根正方形的空心立表，並且和火球相連，立表上指天頂，下連底座中心的固定立柱。在立表的下端有一根橫表，平躺在地平圈上，可以帶動立表旋轉，橫表的兩端各有一根直線和立表頂端相連。 　　實際觀測時，轉動橫表，將待測星置於立表的空心處，與橫表兩端的直線構成同一平面時，就可以從橫表所指的刻度盤上讀出待測天體的方位角。

象限儀

象限儀又被叫做地平緯儀，是專門測量天體地平高度的觀測儀器。　現存於北京古觀象台的象限儀製造於1673年。　　所謂「地平高度」，就是觀測者到某顆星星的視線與地平面的夾角。在天文學上，這一角度叫做「天體地平高度」。 　　象限儀的下端是一根方形橫樑和一對十字底座，在兩個十字底座的交叉點上，各豎起一根高三米多的圓柱，兩邊均有一條龍扶持，起到裝飾和加固雙重作用。兩根圓柱支撐著一根雕有雲紋圖案的橫樑，一根可以旋轉的立軸連接在上下兩梁的中間，固定著整個扇形的象限環。象限環內雕有騰雲駕霧的巨龍，既增添了儀器的生氣，又起著平衡作用；象限環的橫邊呈水平狀，並且與立邊垂直，在兩邊的交叉點處掛有一根游表，貼附在象限環面上。 　　實際觀測時，轉動象限環，將游表對準待測星，觀看游表所指的弧面上的刻度，就可以知道這顆待測星的地平高度。

紀限儀

紀限儀又稱距度儀，是清朝製造的八件大型銅鑄天文儀器之一，是中國古代用於測量60度角以內的任意兩天體的角距離的天文儀器，於1673年（也即是康熙十二年）鑄成，重達802千克。 現存於北京古觀象台的觀測平台上。北京古觀象台上的紀限儀是中國第一台在觀象台上使用的紀限儀。由比利時傳教士南懷仁根據丹麥天文學家第谷的設計，參照明代儀器於清康熙十二年（1673年）鑄造，重802公斤。在中國清朝前沒有建造過這種儀器。紀限儀的使用豐富了中國古代天文觀測的內容。 　　紀限儀的主要部件是一段60度的弧面，弧面半徑約兩米，寬2寸5分，在弧面內飾有精細的對稱型花紋，以弧邊中央點為零度，向左右兩邊各刻30度，既有裝飾的效果，又有保持平衡的作用，使整架儀器的重心正好位於立軸上，儀面可繞立軸任意旋轉。從零度點到弧面頂點預設一根銅竿，整個弧面固定在銅竿上，並能上下左右轉動。銅竿後面的圓柱與銅竿上的橫軸相連，穩穩地插入一米高的游龍底座內。在銅竿的上端還有一根橫軸，掛有窺尺和游表，貼附在弧面上。 　　實際觀測時，先把全儀旋轉，使主幹向著待測兩星，然後用滑車移動主幹的高低對準兩星的中間，再由手輪將弧面與兩顆待測星移動到同一平面上，一人用掛於儀面頂端橫軸上的窺衡對準一顆待測星，另一人用弧環上的游表對準另一顆待測星。這樣，窺衡和游表兩者所指出的弧邊刻度差，就是這兩顆待測星之間的角距離。若待測得兩星距離太近，一星以橫軸為準測量，另一星用小柱測量，讀數之差再減去十度就是兩星的角距。 　　1900年八國聯軍入侵北京，紀限儀以及另外四件北京古觀象台上的天文儀器被德軍作為戰利品掠走，拆散裝船運往德國。在德皇威廉二世要求下被安放在皇家花園的橙園中的草坪上。一戰後根據巴黎和會規定，德國將紀限儀等五件儀器歸還中國，修復後在古觀象台上展出。

璣衡撫辰儀 璣衡撫辰儀是清代製造的八件大型銅鑄天文儀器之一，也是我國古代重要的天文觀測儀器。於1744年製成，重達五噸，這台具有中華民族特色、精細製造的古儀，至今仍完好地保存在北京古觀象台的觀測平台上。 　　璣衡撫辰儀觀測部分的外層是一根南北正立著的「子午雙圈」，雙圈用銅枕固定著，其空隙的中線為子午正線，在雙圈內有兩個並排著的圓環，叫做「赤道圈」，外面的赤道圈固定在子午雙圈上，東西各有龍柱相托，裡面的赤道圈連接在極至圈上，且可以沿赤道面移動，因此，又叫「遊動赤道圈」。最裡面的一個圓環叫做「赤經圈」，由環內的一根空心銅軸連接在子午雙圈的兩個極點上，赤經圈可以繞銅軸旋轉。在空心銅軸中間還有一根窺管，前端圓孔內有十字絲裝置，起到提高觀測精度的作用。整個觀測部分由雕工精細的雲座和龍柱托起。 　　

　　地平經緯儀

這架由青銅澆鑄成的古儀，設計巧妙，製造精美、細膩，幾條游龍栩栩如生，氣魄宏偉，令人嘆為觀止，不愧為我國古代天文文物中的瑰寶。制於康熙52年－54年（公元1713－1715年），由來華的耶穌會傳教士德國人紀理安負責督造。儀重7368千克，儀寬1.8米，儀高4.125米.主要由地平圈、象限環、立柱、窺鏡四部分構成。功用主要是用於測量天體的地平坐標。此儀集地平經儀和象限儀的構造與作用於一體,所不同的是,將象限弧向上,游表不用夾縫方法,而採用游表兩端各開一窺孔的方法,裝飾上與前兩架儀器有所不同,它是古觀象台唯一採用西方文藝復興時期法國式藝術裝飾的天文儀器.使用時減少了由於兩架儀器測量所帶來的誤差.1900年,該儀和其他四架儀器儀器被掠至法國駐華大使館內,後迫於輿論壓力,於1902年歸還我國.今天我們仍然可以清楚地看到侵略者留在擋風罩上的彈孔。

在古觀象台下的東方，有一個放置天文儀器的庭院。南邊是一座古式四合院，分幾個展室展出了《中國古代天文學成就展》之《時間曆法》、《天象記事》等。

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