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張衡是我國古代偉大的科學(xué)家,他的許多研究和發(fā)明在我國的科技歷史留下了光輝的篇章。記得在中學(xué)所學(xué)的歷史課本中,有專門的篇幅來介紹張衡和他發(fā)明的渾天儀。
張衡在天文的研究中主張渾天說,故將其發(fā)明的這架觀天儀器命名為渾天儀。張衡依據(jù)渾天原理而制成渾天儀,其形狀是個球形的東西,相當于現(xiàn)在的天球儀。渾天儀分做內(nèi)外幾層,每層都可以轉(zhuǎn)動,渾天儀銅雕塑中間有個鐵軸貫穿球心,軸的方向就是地球自轉(zhuǎn)的方向,軸和球體的接觸有兩個交點,即天球上的北極和南極。球的一半隱沒在地平圈的下面,另一半顯露在地平圈上面。渾天儀銅雕塑在球的表面排列有二十八宿和其它恒星,球面上還有黃道圈和赤道圈,二者成24度夾角,分列有二十四節(jié)氣。
渾天儀銅雕塑是渾儀和渾象的總稱。渾儀是測量天體球面坐標的一種儀器,而渾象是古代用來演示天象的儀表。渾天儀銅雕塑發(fā)明者是閬中人落下閎,后又被我國東漢天文學(xué)家張衡所改進。中國現(xiàn)存早的渾天儀制造于明朝,陳列在南京紫金山天文臺。渾儀是一觀測儀器,內(nèi)有窺管,亦稱望管,用以測定昏、旦和夜半中星以及天體的赤道坐標,渾天儀銅雕塑也能測定天體的黃道經(jīng)度和地平坐標。渾儀由早期四游儀和赤道環(huán)組成。從漢代到北宋渾儀增加了黃道環(huán)、地平環(huán)、子午環(huán)、六合儀、白道環(huán)、內(nèi)赤道環(huán)、赤經(jīng)環(huán)等。北宋的沈括取消白道環(huán)、改變一些環(huán)的位置。元代郭守敬取消了黃道環(huán),并把原有的渾儀分為兩個獨立的儀器:簡儀和立運儀。小的渾天儀銅雕塑模型制成后,作為試驗,試驗準確了,然后再用銅來鑄成正式儀器。在張衡謹慎、細心操作下,耗費了許多心血,經(jīng)過了一年多的努力,這個儀器終于制造成功了。因為這個儀器是根據(jù)渾天理論來制造的,所以張衡就把那個用竹蔑編成的模型叫做“小渾”,銅鑄的就定名叫做“渾天儀”。張衡的渾天儀在好些地方和近代的假天儀相似,不過近代的假天儀當然比它精密得多。
渾天儀銅雕塑是預(yù)測儀。它只有在發(fā)生之后才起作用,只不過能比從驛卒更早地通知京城的人士罷了。這就好比我們看到閃電,就知道接下來很可能會聽到雷聲,但在閃電發(fā)生時,雷聲也已經(jīng)同時發(fā)生,只不過還沒有傳到我們耳朵里罷了其次,根據(jù)波的傳播機理,候風(fēng)地動儀是不太可能做到“驗之以事,合契若神”的。發(fā)生時,從震源會發(fā)出兩種波:一種叫P波,是縱波,它引起的物體震動方向和波的前進方向一致;一種叫S波,是橫波,它引起的物體震動方向和波的前進方向垂直。