通往星空的橋梁

周杏芝

你知道嗎？在中國古代天文學的發展中，歷法的修訂離不開天文觀測儀器的革新。

元代初期對元代政治體制、典章制度奠定發揮了重大作用的政治學家劉秉忠曾諫言：“見行 遼 歷，日月交食頗差，聞司天臺改 成新歷。未見實行。宜因新君即位，頒歷改元。令京府州郡置更漏，使民知時。”因此，公元1276年，元世祖忽必烈組織太史局（后改名太史院）修訂新歷法，即后來的《授時歷》，并由王恂、郭守敬等人主持相關工作。

“歷之本在于測驗，而測驗之器莫先于儀表。”修訂新歷法前，需要對天象進行大規模觀測，從而獲取最新數據。然而，舊渾儀因運輸及存放不當，早已無法進行天文觀測，而且受限于多環結構，使用渾儀觀測天體極易被環道遮擋視野。于是，郭守敬通過簡化沈括改良的渾儀，創制出全新的天文觀測儀器，并命名為“簡儀”。

簡儀主要由兩組互相垂直的大圓環組成。直指北天極的圓環是四游環，與之垂直的是平行于天體赤道的赤道環，以及平鋪在地的陰緯環和垂直于此的立運環。簡儀底座是個長方形框架，由龍柱和云柱支撐四游環、赤道環和百刻環。赤道環在百刻環內游動，四游環則架在南北極軸間旋轉。百刻環與赤道環的咬合面上有4個小圓柱體用以減少摩擦，是世界上最早使用的柱式滾動軸承。

與渾儀的多重圓環結構相比，簡儀取消了黃道環及非必要的支架環圈，只保留赤道裝置（赤道經緯儀）和地平裝置（立運儀），設計更簡單。赤道裝置的四游環和赤道環裝在上部，地平裝置的立運環和陰緯環另設于北端，以此解決渾儀的多環掩映問題。

此外，簡儀的百刻環細化了刻度劃分。百刻環上的刻度分為初、正兩部分；每部分各自等分6份，1份1刻；每刻又分3大格、1小格，大格內均分10份，小格則分6份；“初”“正”外還各加1小格，每小格同分6份。圓環有360度，一天12時辰，1時辰的區間就是30度。環上每時辰的刻度被劃為300等份，即刻度最小值是1/10度。在此之前，渾儀只能量到1/4度，可見簡儀的解析能力有了顯著提高。

簡儀的 作用有三種：測 量 天 體 的 地平坐標、赤道坐標以及真太陽時。

第一，測量地平坐標用地平裝置。立運環被設置于云柱下垂直轉動，陰緯環則垂直平放于立運環底部。兩環均有刻度，以界衡與窺衡對準目標天體，即可在刻度上讀出天體的地平方位角與天體高度。

第二，測量赤道坐標用赤道裝置。赤道環和四游環都有周天度數，且四游環安裝了內藏十字絲的窺衡，相當于單鏡筒望遠鏡。轉動四游環并移動窺衡位置就能觀測天體，從而獲取去極度和入宿度，最后得知天體的赤道坐標。

第三，測真太陽時用百刻環。真太陽時是以太陽位置為標準的時間系統。當太陽視圓面中心連續兩次升至正空，即1真太陽日，12時辰。百刻環有讀取時辰的功能，用窺衡對準天體，再讀取刻度數據，即可得知真太陽時。

簡儀是中國天文儀器發展史的重要革新，但遺憾的是郭守敬制作的簡儀未能留存下來。那臺簡儀原置于大都司天臺，曾被遷至雞鳴山觀測臺，后于1668年運回北京，卻在1715年被供職欽天監的法國傳教士紀理安以鑄地平經緯儀為借口，故意當作廢銅熔掉。因此，現存最古老的簡儀是1437年制作的仿制品，為明清兩代欽天監所用。

然而，1900年八國聯軍侵華，明制簡儀在12月12日被拆卸運往東交民巷的法國外交使館，至1902年才歸還清政府。其后為了躲避戰火，簡儀又于1933年6月被遷至南京，1934年2月安頓在紫金山天文臺。但因保存不當，在80年代初就近乎損毀。南京市政府在1988年對其進行修復，后將它放置在南京紫金山天文臺露天陳列展覽，是現今其他簡儀復制品的藍本。

簡儀是后世天文儀器類似裝置的先導，象征著中國古代科技水平之高。它的赤道裝置和地平裝置分別是近代大型望遠鏡赤道裝置和地平經緯儀的原型，窺管中的十字絲則堪稱天文望遠鏡十字絲的先驅。簡儀的存在不僅反映了中國古代工藝的偉大成就，也推動了中國天文學的發展，具有重要的實用價值與歷史意義。