简仪

南京紫金山天文台上的简仪

简仪是中国元朝天文学家郭守敬简化浑仪而创造的一种天文测量仪器，它把唐宋的浑仪结构精简并重新组合而成，故称简仪。

制造沿革

郭守敬使用传统浑仪测量天体时，感到浑仪层层交错环圈过于繁复，相互遮挡不少天空视野，且妨碍观测等，因而萌生简化浑仪的想法。他把黄道圈除去，分立其上之地平与赤道测量装置，再以云架与龙柱把两者合并之，能无遮挡的有效测量南北天极附近以外的其余广大天区之目标天体赤道坐标，简仪亦成为郭守敬在天文测量仪器方面的代表作。

结构与原理

赤道系统

亦称赤道经纬仪，包括赤道仪和四游仪。

• 赤道仪内为带二十八宿周天刻度之赤道环，外套标上时辰刻度百刻环，有两个界衡并过环心，由南极云架与十字框架支撑与承托；赤道环与界衡均可绕环心水平转动，以此来测量入宿度（该天体与它西侧相邻宿内距星的赤经差）。
• 四游仪主体为四游双环，安装南北极轴上，南极立于赤道环环心上而北极则接上规，双环以南北极成轴绕北天极转动；两环上刻有周天度数，双环间有直距支撑（亦可看成两环以直距为心斜立着转动，此直距亦相当于极轴），其上有一窥衡绕该环转动，窥衡上有横耳并内藏细丝（类似寻星镜十字丝定位原理）；以此对好目标天体即可在集双环读出天体的去极度（天体与北极的夹角）。

地平系统

亦称地平经纬仪，即立运仪。

• 立运仪在北极云架下方，下接底座；阴纬环垂直平放于立运环之下，绕环心转动；而立运环则垂直转动并立于云架之下；两环均有刻度，以其上之界衡与窥衡对准目标天体则可在环刻度上读出天体之地平方位角与天体高度。

候极仪

• 包括位南极云架顶端的上规与其内之定极环，以此加上赤道系统即可调整仪器的极轴方向及测量北极星上中天时刻。

正方案

此部分部件已散伕，明朝仿制品由原来测定方向变为地平式日晷，同时也可作为南北定向之用。

底座

包括：北极云架、南极云架与四方底座，两云架北高南低，云架的龙柱精致刻上栩栩如生的云中游龙，云架下有鳌承托。底座有水准糟以测定整座简仪之水平水准。

成就

该仪之赤道系统为世界上最早的赤道装置，原理相当于现在的越轴式（即叉式赤道仪）。欧洲至1598年才由丹麦天文学家第谷发明与之类似的装置。而赤道环与百刻环之间有四个圆筒形的短铜棍，以减低两者之摩擦力，为世界上滚筒轴承的最早利用之处。另外以窥衡加上丝线测量，与及环上的分刻度亦有所提高之下，大大提高了当时观测准确度和方便性。

纪念邮票

中国邮电部于1962年12月1日发行编号“纪—92”的一组八枚“中国古代科学家”纪念邮票中，一枚是郭守敬半身像，另一枚是其代表作—简仪。但邮票中简仪绘画时不甚仔细，看不出赤道装置立体感与细致而导致出现错觉。

成品去向

郭守敬当年制作的简仪原本置于大都司天台（即现在北京建国门内大街路北中国社会科学院），曾被搬迁至鸡鸣山观测台至清康熙七年（1668年）迁回北京，但于清康熙五十四年（公元1715年）被传教士纪理安故意当作废铜熔掉。

仿制与复制品

现存最古老的简仪是在明正统二年（1437年）按郭守敬所制并安放在南京之原物仿制，明清两代钦天监以此于北京古观象台用于测量，1900年八国联军侵略，德国于12月12日把简仪拆卸运往位于东交民巷的法国外交使馆收藏，至1902年迫于世界舆论压力才归还给清政府。1933年6月，简仪因逃避战火南迁至南京，于1934年2月初安顿在紫金山天文台上，但历经风吹雨打、受腐蚀剥落以致1980年代初已近乎被毁，南京市当局于1988年花了11个月对该仪进行维修，现于南京紫金山天文台露天陈列展览，其他的简仪复制品皆以此为蓝本复制。

此简仪本体以青铜铸成，高约2.84米，长4.4米，宽2.98米，重约14吨。结构稳固，工艺华美，近看高大，远看玲珑；体现中国古代科学技术、冶铸技巧与机械制造等方面的结晶。

1993年8月，台湾台中市国立自然科学博物馆展出按实际比例制作的复制品（另外还有浑仪与水运仪象台复制品），现于该馆“中国的科学与技术展区”展出。

2002年1月11日，北京古观象台（即北京古代天文仪器陈列馆）投资100万元启动简仪的复制工程 。把副件安放在北京古观象台上陈列。

另在河北省邢台之“郭守敬纪念馆”与在2006年春节启用之浙江省温岭市石塘镇之“石塘天文馆”亦有简仪的复制品存放。

参考资料

• 《星移物换─中国古代天文文物精华》P.62~63，叶赐权 编著，香港康乐及文化事务署2003年初版，ISBN 962-7797-03-0

外部链接

• 国立自然科学博物馆简仪简介（有较详细图解）