世界最早的天文鐘有多早？天文鐘是一種特別設(shè)計(jì)的、能用多種形式來(lái)表達(dá)天體時(shí)空運(yùn)行的儀器。它是把動(dòng)力機(jī)械和許多傳動(dòng)機(jī)械組合在一個(gè)整體里，利用幾組齒輪系把機(jī)輪的運(yùn)動(dòng)變慢，使它經(jīng)常保持一個(gè)恒定的速度，和天體運(yùn)動(dòng)一致。天文鐘既能表示天象，又能計(jì)時(shí)。后世的鐘表即由此演變而來(lái)。下面就跟360常識(shí)網(wǎng)一起具體看看世界最早的天文鐘等相關(guān)內(nèi)容。

世界最早的天文鐘

北宋哲宗元祐十一年（1088)，吏部尚書(shū)兼侍讀學(xué)士蘇頌和吏部會(huì)史韓公廉等人在開(kāi)封研制成一種大型儀器設(shè)備“水運(yùn)儀象臺(tái)”，能用多種形式反映及觀測(cè)天體的運(yùn)行。

水運(yùn)儀象臺(tái)一部復(fù)雜的機(jī)械裝置，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)利用漏壺流水做動(dòng)力，使儀器經(jīng)常保持一個(gè)恒定的速度，和天體運(yùn)行保持一致。又通過(guò)一套復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)獲得所需要的各種運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到既能演示天象，又能以多種形式計(jì)時(shí)、報(bào)時(shí)。歐洲人把這種儀器稱(chēng)為“天文鐘”。后世的鐘表就是從這里演變出來(lái)的。

蘇頌在1088年至1094年所著《新儀象法要》，詳細(xì)介紹了水運(yùn)儀象臺(tái)的構(gòu)造，反映了當(dāng)時(shí)中國(guó)天文學(xué)和機(jī)械工程技術(shù)的偉大成就。它的突出貢獻(xiàn)有三：為了觀測(cè)上的方便，屋頂做成活動(dòng)的，這就是今天天文臺(tái)圓頂?shù)淖嫦?渾象一晝夜自轉(zhuǎn)一圈，不僅形象地演示了天的變化，也是現(xiàn)代天文臺(tái)的跟蹤機(jī)械——轉(zhuǎn)儀鐘的祖先；所創(chuàng)造發(fā)明的“天關(guān)”、“天衡”和“天鎖”等部件組成的杠桿裝置，是世界上最早的“擒縱器”，為后世鐘表的關(guān)鍵部件，因而它又是鐘表的祖先，也是世界上最早的天文鐘。

設(shè)計(jì)描述

時(shí)間顯示

大部分天文鐘表盤(pán)外圈是一個(gè)24小時(shí)指針式表盤(pán)，從羅馬數(shù)字I（1）到XII（12），然后再?gòu)腎（1）到XII（12）重復(fù)一遍。當(dāng)前的時(shí)間由一個(gè)指針指示，通常在指針的尾部有一個(gè)金色的球或者太陽(yáng)的圖片。本地的中午通常在表盤(pán)的正上方，子夜在表盤(pán)的正下方。分針基本不使用。

指針指示了太陽(yáng)的方位角和地平緯度。從方位角來(lái)看，表盤(pán)的上方表示南方，兩個(gè)VI（6）表示了東方和西方。從地平緯度來(lái)看，表盤(pán)上方是天頂，兩個(gè)VI（6）決定了水平線。（這是從地球的北半球來(lái)設(shè)計(jì)的。）當(dāng)然，這種設(shè)計(jì)在春分秋分，即晝夜平分之際是最準(zhǔn)確的。

如果XII（12）不在表盤(pán)的上方，或者數(shù)字是阿拉伯文而不是羅馬文，那么時(shí)間顯示是意大利時(shí)間。在這種系統(tǒng)里面，0點(diǎn)是太陽(yáng)落下的時(shí)候。

日歷和星座：年通常用12個(gè)星座來(lái)表示，一般在24小時(shí)表盤(pán)的里面排成一圈，顯示了黃道、太陽(yáng)和星球在星空運(yùn)動(dòng)的軌跡。

由于地球的地轉(zhuǎn)有傾斜角，黃道星球投影在鐘的表面上有點(diǎn)偏離中心，并有一些細(xì)微變形。立體投影的角度是從北極為基點(diǎn)的。而通常星盤(pán)的設(shè)計(jì)是以南極為基點(diǎn)的。

確定日期的方法就是通過(guò)時(shí)針在星座盤(pán)的交叉點(diǎn)確定了當(dāng)前的星座。這個(gè)指示點(diǎn)一年內(nèi)繞星座盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)也就從一個(gè)星座移到另一個(gè)星座。以上圖的布拉格的表盤(pán)為例，太陽(yáng)盤(pán)現(xiàn)在移到了白羊座，東邊是雙魚(yú)座。因此時(shí)間是3月底或四月初。

月亮：鐘盤(pán)上有一圈數(shù)字從1到29或30表示月亮的周期：新月是0，滿(mǎn)月是15。通常用一個(gè)黑色的半球來(lái)指示月亮的位置。

小時(shí)線：不等長(zhǎng)計(jì)時(shí)法通常把白天分成12個(gè)等長(zhǎng)的小時(shí)和黑夜分成另外12個(gè)小時(shí)。在歐洲，夏天白天的時(shí)間要比晚上長(zhǎng)很多，所以白天的小時(shí)要比夜晚的小時(shí)長(zhǎng)一些。同樣的情況在冬天，白天的小時(shí)比夜晚的小時(shí)短。這些不等長(zhǎng)的小時(shí)用鐘盤(pán)中間的曲線表示，夏天長(zhǎng)的小時(shí)在圓盤(pán)的外周。

天文鐘，別名經(jīng)緯時(shí)控器。用于路燈照明、廣告燈、樓宇照明等等有需要在設(shè)定的經(jīng)緯度下而跟隨日出日落變化而有規(guī)律改變開(kāi)關(guān)燈時(shí)間的場(chǎng)合。

相關(guān)歷史

中國(guó)的天文鐘

北宋時(shí)，刑部尚書(shū)蘇頌與韓公廉在元祐四年（1089年）初制成水運(yùn)儀象臺(tái)由穩(wěn)定的水流提供在基座的樞輪最原始的動(dòng)力，推動(dòng)報(bào)時(shí)系統(tǒng)、渾象（用于演示夜空狀況）與渾儀（用于天體測(cè)量）的運(yùn)轉(zhuǎn)，由于具完善的自動(dòng)化動(dòng)力與演示系統(tǒng)，并著有《新儀象法要》一書(shū)，較詳細(xì)講述制造過(guò)程，在1956年被英國(guó)科學(xué)史學(xué)者李約瑟稱(chēng)此為“中國(guó)的天文鐘”。

歐洲的天文鐘

歐洲方面，以圣奧爾本修道院院長(zhǎng)理查德德·沃林福德（Richard of Wallingford）在14世紀(jì)早期建造的一座天文鐘，以不同的齒輪演示月相與月食，并留下技術(shù)說(shuō)明；另外在帕多瓦的天文學(xué)教授東迪（De'Dondi）在1364年亦獨(dú)立建造了一座天文鐘，除顯示時(shí)間外亦演示托勒玫體系之下行星軌道的運(yùn)行情況。這兩座也是歐洲最早出現(xiàn)的天文鐘。

制造天文鐘最大的困難在于，制作鐘的人必須不停的維護(hù)它，這不僅需要制造技巧，也需要很多金錢(qián)。因此，擁有一座天文鐘也是財(cái)富的象征。

18世紀(jì)，隨著天文學(xué)的興起，越來(lái)越多的天文鐘在那個(gè)時(shí)期建造。這個(gè)時(shí)期的鐘的特點(diǎn)是表現(xiàn)更精確的天文學(xué)信息。

知名天文鐘

蘇頌的水運(yùn)儀象臺(tái)

中國(guó)歷史博物館和英國(guó)科技博物館等博物館收藏了等比例復(fù)原的蘇頌設(shè)計(jì)的水運(yùn)儀象臺(tái)。這座巨大的天文鐘高約10米，是利用水輪為原動(dòng)力帶動(dòng)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化天文鐘，設(shè)計(jì)十分精妙，是世界上最早的天文鐘。

蘇頌（公元1020-1101年），字于容，泉州南安（今福建泉州西北）人，歷任重要官職，又是杰出的科學(xué)家和科技工作的組織者。元祐三年（公元1088年），在他的倡議和領(lǐng)導(dǎo)下，創(chuàng)制了一座天文計(jì)時(shí)儀器——水運(yùn)儀象臺(tái)。水運(yùn)儀象臺(tái)是一座底部為正方形，下寬上窄的木結(jié)構(gòu)建筑，高36.65尺（約合12米），寬21尺（約合7米）。臺(tái)分三層：上層放有觀測(cè)天體的渾儀；中層是演示天象的渾象；下層是使渾儀、渾象隨天體運(yùn)轉(zhuǎn)而報(bào)時(shí)的計(jì)時(shí)儀器，它的機(jī)械裝置叫“晝夜機(jī)輪”。

水運(yùn)儀象臺(tái)有一組“銅壺滴漏”式的裝置：在一個(gè)木架上設(shè)兩個(gè)水槽，高的是天池，低的是平水壺。平水壺中的水流入全臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的原動(dòng)輪（樞輪）的水斗。樞輪是由36個(gè)水斗和鉤狀鐵撥子組成的由水力推動(dòng)的機(jī)輪。樞輪運(yùn)轉(zhuǎn)的速度由一組叫“天衡”系統(tǒng)的杠桿裝置控制。天衡系統(tǒng)對(duì)樞輪的這種擒縱控制，與現(xiàn)代鐘表的關(guān)鍵部位——錨狀擒縱器（俗稱(chēng)卡子）——的作用十分相似。可以毫不夸張地說(shuō)，水運(yùn)儀象臺(tái)的“天衡”系統(tǒng)是現(xiàn)代鐘表的先驅(qū)。英國(guó)著名的科技史專(zhuān)家李約瑟博士研究了蘇頌的水運(yùn)儀象臺(tái)后，在其所著的《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》中說(shuō)：中國(guó)在14世紀(jì)歐洲發(fā)明鐘表以前，“就已有了裝有另一種擒縱器的水力傳動(dòng)機(jī)械時(shí)鐘。”

樞輪通過(guò)幾組齒輪使計(jì)時(shí)儀器和天文儀器分別按一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，蘇頌在《新儀象法要》中稱(chēng)之為“以水激（樞）輪，輪轉(zhuǎn)而儀象皆動(dòng)”。臺(tái)上層的渾儀是觀測(cè)天體運(yùn)行的儀器，它通過(guò)齒輪和樞輪軸相連而隨天體運(yùn)轉(zhuǎn)，與現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡有轉(zhuǎn)儀鐘控制而隨天體轉(zhuǎn)動(dòng)一樣。臺(tái)中層的渾象是一個(gè)球體，球面布列天體的星宿位置。渾象和臺(tái)下層的晝夜機(jī)輪軸相接，隨機(jī)軸由東向西轉(zhuǎn)動(dòng)，和天體視運(yùn)動(dòng)一致，使得球面星座位置和天象相合。而晝夜機(jī)輪則能夠隨天象推移使小木人出來(lái)敲鐘、擊鼓、示牌等，準(zhǔn)確地報(bào)告時(shí)辰。

水運(yùn)儀象臺(tái)頂端還設(shè)有九塊活動(dòng)的屋板，雨雪時(shí)閉合，防止對(duì)儀器的侵蝕，觀測(cè)時(shí)可以自由拆開(kāi)。這種活動(dòng)屋板是現(xiàn)代天文臺(tái)可以開(kāi)合的球形臺(tái)頂?shù)淖嫦取?/p>

蘇頌領(lǐng)導(dǎo)創(chuàng)制的水運(yùn)儀象臺(tái)，實(shí)際上是一座設(shè)計(jì)非常巧妙，利用水輪為原動(dòng)力帶動(dòng)儀器運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化天文鐘。在公元11世紀(jì)就能制造出如此復(fù)雜的天文鐘，這充分顯示了我國(guó)古代科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)水平。

斯特拉斯堡大教堂的天文鐘

斯特拉斯堡大教堂自14世紀(jì)以來(lái)，一共有三座的天文鐘。第一座建于1352年和1354年之間，16世紀(jì)初停止運(yùn)行。第二座鐘由康拉德·達(dá)斯龐迪斯設(shè)計(jì)，建于1547年到1474年間，于1788年或1789年停止運(yùn)行。大約50年后，簡(jiǎn)·巴普蒂斯特·施維爾戈帶領(lǐng)30名工人建造了一座新的天文鐘。這座鐘增加了很多天文和日歷的功能，被認(rèn)為是第一座完全用機(jī)械的方法計(jì)算日歷的鐘。

布拉格舊市政廳里的天文鐘

捷克布拉格的舊市政廳里天文鐘是最著名的天文鐘之一，它被稱(chēng)為Prague Orloj。鐘的核心部分完成于1410年。鐘盤(pán)上畫(huà)著代表地球和天空的背景，并且有四個(gè)主要的移動(dòng)的圓盤(pán)，分別是黃道十二宮圓盤(pán)，老捷克時(shí)間表，太陽(yáng)和月亮。1870年，一個(gè)日歷盤(pán)增加在鐘的下方。

第二次世界大戰(zhàn)期間，這座鐘幾乎被納粹主義的戰(zhàn)火燒毀。1948年鐘被修復(fù)，1979年再次修理。根據(jù)當(dāng)?shù)毓爬系膫髡f(shuō)，如果鐘沒(méi)有妥善維護(hù)，這個(gè)城市就會(huì)面臨災(zāi)難。

奧洛穆茨的天文鐘

捷克摩拉維亞省的省會(huì)城市奧洛穆茨的市中心廣場(chǎng)上也有一個(gè)設(shè)計(jì)精巧的天文鐘。

隆德大教堂的天文鐘



瑞典隆德大教堂的天文鐘建造于1424年左右。1837年這座鐘被收藏起來(lái)，1923年經(jīng)過(guò)修理又放回遠(yuǎn)處。當(dāng)它運(yùn)行的時(shí)候，你可以聽(tīng)見(jiàn)曲子“In dulci jubilo”從教堂里最小的管風(fēng)琴里傳出來(lái)。鐘平時(shí)每天演奏兩次，時(shí)間為中午12點(diǎn)和下午3點(diǎn)。周日第一次演奏在下午1點(diǎn)，而不至于打斷了周日的早禮拜。鐘上面部分是天文學(xué)鐘，它表示了不同階段的月亮和太陽(yáng)落下的位置。鐘的下面部分是一個(gè)日歷板，目前的這塊日歷板顯示了從1923年到2123年的日歷。

哥本哈根市政廳的天文鐘

哥本哈根市政廳有一座完整的天文鐘，放置在一個(gè)玻璃小櫥內(nèi)。這座鐘整整設(shè)計(jì)了50年，由業(yè)余天文學(xué)家和職業(yè)制鐘匠簡(jiǎn)斯·奧爾森設(shè)計(jì)。有一些部件的設(shè)計(jì)參考了斯特拉斯堡天文鐘。鐘在1948年到1955年間組裝成功，開(kāi)始運(yùn)行。1995年到1997年鐘被大規(guī)模重修。

拉斯馬斯·澤爾訥斯設(shè)計(jì)的天文鐘

挪威的拉斯馬斯·澤爾訥斯是最出色天文鐘設(shè)計(jì)者之一。他的設(shè)計(jì)復(fù)雜精確，在0.70 x 0.60 x 2.10 m的尺寸就可以制作出精密的天文鐘，包括了太陽(yáng)和月亮的位置、儒略歷、格里歷、恒星時(shí)、格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、當(dāng)?shù)貢r(shí)間，還包括閏年、日食、月食、當(dāng)?shù)厝粘鋈章涞臅r(shí)間、潮汐、太陽(yáng)黑子周期。它還顯示了一些其它的恒星，如周期為248年的冥王星運(yùn)行軌道和周期為25 800年的地球軸線歲差。所有的齒輪都是由黃銅制作，并鍍金，鐘盤(pán)鍍銀。

澤爾訥斯根據(jù)自己對(duì)星空的觀察，還制作了一些有用的工具。這個(gè)出色的天文鐘很可能是最后一座由一個(gè)真正的制鐘高手獨(dú)立手工完成的杰作。這件作品，是機(jī)械時(shí)代的一個(gè)象征。這座鐘曾經(jīng)在美國(guó)伊利諾州羅克福德時(shí)代博物館和芝加哥科學(xué)工業(yè)博物館。2002年，鐘被人收購(gòu)，至今下落不明。

其它天文鐘

很多歐洲的城市都有天文鐘。你可以在各地看到他們，如威爾士大教堂、艾希特、奧特里圣瑪麗、溫伯恩明斯特、漢普頓宮、溫特圖爾、克雷莫納、斯普利特、曼切華、布雷西亞、羅斯基勒、明斯特等等。

法國(guó)魯昂有一座14世紀(jì)的天文鐘，位于Gros Horloge街上。法國(guó)里昂的圣瓊斯大教堂也有一座14世紀(jì)的天文鐘。

瑞士首都伯爾尼的Zytglogge鐘樓有一座16世紀(jì)的天文鐘。座鐘，由于座鐘的廣泛應(yīng)用，因此有很多天文座鐘。在17世紀(jì)，奧古斯堡的學(xué)徒想成為制鐘高手，必須設(shè)計(jì)和制作一個(gè)高手級(jí)的鐘，如天文座鐘。倫敦的大英博物館保存了一些天文座鐘。

巴黎郊外的凡爾賽宮有一個(gè)華麗的洛可可風(fēng)格的天文座鐘，它由一個(gè)制鐘師和一個(gè)學(xué)徒花費(fèi)了整整12年制作而成，于1754年獻(xiàn)給路易十五。

表，近代，獨(dú)立制鐘師克里斯汀·范德克勞制作了一個(gè)天文腕表，命名為“Astrolabium”，之后又設(shè)計(jì)了“Planetarium 2000”，“Eclipse 2001”和“Real Moon”系列。瑞士的鐘表公司Ulysse Nardin也推出了數(shù)款天文腕表“Astrolabium”、“Planetarium”和“Tellurium J.Kepler”。

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