仰儀
元朝郭守敬設計製造天文觀測儀器
仰儀是我國古代漢族天文學家的一種天文觀測儀器,由元朝天文學家郭守敬設計製造。
仰儀的主體是一隻直徑約一丈二尺(元代天文尺)的銅質半球面,它的形狀好像一口仰放著的大鍋,因而得名。儀唇(半球面的邊緣)上邊刻著時辰和方位,相當於地平圈,上面還有水槽,用以校正水平。
在儀唇的南部放置東西向和南北向的杆子各一根,稱為縮竿。南北向縮竿末端延伸到半球的中心,頂端裝置一小方板,稱為璇璣板。
板可以南北向和東西向轉動。板的中央開一小孔,小孔的位置正好在半球的中心。
仰儀的內部球面上,縱橫交錯地刻劃出一些規則網格,是赤道地平坐標網。用來量度天體的位置。不過,這個坐標網與天球的坐標網,東西相反,以南極替代北極。
在仰儀的鍋口上刻有一圈水槽,用來注水校正鍋口的水平,使其保持水平設置;在水槽邊緣均勻地刻劃出24條線,以示方向。在正南方的刻線上安置著兩根十字交叉的竿子,呈正南北方向,一直延伸到仰儀的中心,把一塊鑿有中心小孔的璇璣板裝在竿子的北端,並且璇璣板可以繞著仰儀中心旋轉。轉動璇璣板,使它正對太陽。太陽光通過小孔在球面上成像,從坐標網上立刻可以讀出太陽去極度數和時角,由此可知當地的真太陽時和季節。
仰儀是採用直接投影方法的觀測儀器,非常直觀、方便。例如,當太陽光透過中心小孔時,在仰儀的內部球面上就會投影出太陽的映像,觀測者便可以從網格中直接讀出太陽的位置了。尤其在日全食時,它能測定日食發生的時刻,利用仰儀能清楚地觀看日食的全過程,連同每一個時刻、日食的方位角、食分多少和日面虧損的位置、大小都能比較準確地測量出來。這架儀器它甚至還能觀測月球的位置和月食情況。被稱為“日食觀測工具的鼻祖。”
因此,是很受古代天文工作者喜愛的一種天文觀測儀器。仰儀流傳到朝鮮和日本后,取消了璇璣板,改成尖頂的晷針,從而成為純粹的日晷,被稱為仰釜日晷。
烏鼎仰儀是由農村社會婦女經常用來煎炒食物的「烏鼎」為材料,代替仰儀的碗狀部分,作為本土化與生活化的訴求,以及簡單化卻足以作為科學教育啟發的風格。指針部分改良為指向北極星的長直鐵線,將鼎耳兩端連接,於鐵線中央安裝一球狀指標,太陽照射時,球狀指標可以在鼎底產生陰影作為指示之用。
其與古代仰儀不同之處約有
(1) 烏鼎仰儀依據地理緯度傾斜安裝(例如墾丁緯度22度,安裝時鼎之北方向上傾斜22度。),使鐵線指向北極星,讓刻度的幾何性質容易刻畫;
(2)在烏鼎底端增加太陽時差的路徑圖,可以修正時差,並指示回歸日期,但因為以指示球的陰影變化作為指針功能,時差圖與太陽在天上的時差路徑圖上下顛倒,但左右不顛倒。