纪限仪、象限仪上“限”字班的仪器

那年夏天

大家好，本系列又和大家见面了。上一次，我们研究了纪限仪、象限仪这两个古观象台上“限”字班的仪器，这一回我们继续往下看。纪限仪的西边，是一个个头蛮大的家伙，名叫地平经纬仪。说它个头大，其实主要是它两边的架子大天文设备天文设备，有一种皮厚馅小的感觉，中间实际用来测量的部分就是很小只。回想一下赤道经纬仪，经、纬二字说明这个仪器可以测量天体两个正交方向的坐标，就好比一个x轴方向，一个y轴方向，定出天体的坐标。

（地平经纬仪。图源北京天文馆官网。）

那么地平经纬仪定的是哪两个方向呢？顾名思义，就是地平坐标系里的两个方向啦，它们分别是天体的地平高度和方位角。大家可以在图中看到，那个90度的扇面可以绕着中间的那根轴转，你想让它朝东它就朝东，想让它朝北它就朝北。而东西南北四面八方，就是方位角的反映。当然，真正测量时不会只说是这颗星在东北方之类这么粗糙，而是会细化到刻度上，刻度可以在中间那个水平放置的圆环上读出。

看过本系列上一次推送的同学一定会觉得，90度的扇面好眼熟，和象限仪如出一辙。的确，它们其实是一回事天文设备，都是用来测地平高度的。只要用扇面上的一根长杆瞄准要测的天体，然后在扇形弧上读数即可。可以看到纪限仪、象限仪上“限”字班的仪器，地平经纬仪是把象限仪的功能和地平经仪的功能合二为一，让一个仪器能同时测量两个坐标值，这样观测起来就方便了许多。

（地平经仪。图源北京天文馆官网。）

那么地平经仪又在哪呢？它就在地平经纬仪的西边，个头略小。有了刚才地平经纬仪的参照，不难理解这架地平经仪单测地平的经度，也就是方位角啦。在图上看得出来，这个仪器比刚才那个装饰多了不少。前面那个不是南怀仁监制的，上面既没有云纹，也没有龙饰。而地平经仪是南怀仁监制的六架大仪器之一纪限仪、象限仪上“限”字班的仪器，除下边有龙柱托顶外，东边和西边各有一条龙向对面延伸，龙爪交汇处则托举着代表天顶的铜球。本来从天顶那里应该有两条细线连到横表两端，也就是在水平盘面上可以旋转的长杆两端，组成一个等腰三角形。观测时，让两条线对准天体，就可以在水平的盘面上读出方位角啦。

（黄道经纬仪。图源北京天文馆官网。）

而地平经仪的西边，也就是整个城墙西南角，又是一个环套环的装置，它的名字叫黄道经纬仪，显然是测天体黄道坐标用的啦。又因为太阳在黄道上运行，所以它也可以用来测二十四节气。古代欧洲人把太阳、月亮、水金火木土五大行星都叫做行星，它们都在黄道附近运行，所以黄道经纬仪是观测它们的利器。与欧洲古代重视黄道坐标、忽视赤道坐标相反，中国古代是重视赤道坐标、忽视黄道坐标。所以南怀仁参照第谷的天文仪器，建造出黄道经纬仪后，却很少被中国天文学家所使用。现在，古典仪器更是早已退出天文观测的舞台，但它们仍是铸造工艺的精品，矗立在古观象台饱经沧桑的城墙上，供人欣赏、品味。