水运仪平台的结构是怎样的?
水运仪台的制造水平堪称世界一绝,充分体现了中国古代人民的聪明才智和创造力。
苏颂从1086开始领导天文仪器的制造,当时新老军人都是圣旨下令。这个组织的成员是通过他的调查或个人评估确定的。
接受这项科技工作后,苏颂首先四处走访寻找人才。他发现吏部官员韩公廉既懂九章算术,又懂天文历法,当即邀请他专门从事天文仪器的研制。
苏颂又出汴京到外地游玩,找到在器械制造方面有专长的寿州国学教授王灵芝,叫他“督人工工,管收支”。
接着,苏颂对太史馆和天文机构的原工作人员进行了考核,挑选了夏观、、东观协助韩公廉工作。
苏颂发现人才后,在实践中进一步研究。比如调到韩公连后,经常和韩公连讨论天文、历法、仪器制造等问题。
苏颂向韩公廉建议,可以仿照张衡、其党、梁令赞、张思训制作,韩公廉同意了。于是苏颂让韩红莲写书面材料。不久,韩公廉写了一卷九章的《毕达哥拉斯检验》。
仔细看过之后,苏颂命韩公廉去开发模型。韩公廉又做了一个木制的原型轮子。苏颂对这个木制的原型车轮做了严格的实验,然后上报给皇帝,去检查。
苏松对研发持谨慎态度。他认为,有了书本,模型不一定可靠,必须进行实际的天文观测才能进一步推进,以免浪费国家资源。
后来通过对木制原型轮的反复验证,确定与天道不差,才正式用铜做新乐器。
在著名科学家苏颂的倡议和领导下,经过三年零四个月的工作,在当时的首都开封建成了一台杰出的天文计时仪器——水运仪。
水运仪像台的概念吸收了以往仪器的优点,尤其是北宋天文学家张思训改进的自动报时装置的优点。
在机械结构方面,采用了人们常用的水车、卡车、橘子皮、凸轮、平衡木等机械原理,将观测、演示、报时设备融为一体,形成自动观测台。
在苏松的《新仪器新影像精要》中,详细介绍了水运仪器影像平台的设计与制作,并附有几张图纸。
根据新的仪器图像法,水运仪器图像平台为木结构,底方上窄下窄,高约12米,底宽约7米,共分三层。
上层是露天平台,有龙柱支撑的浑天仪,下面有水池用于调平。浑天仪覆盖着一个木制的屋顶,可以遮挡阳光和雨水。为了方便观察,屋顶可以随意开合,构思巧妙。从露台到仪器平台的平台底座有7米多高。
中间一层是没有窗户的“密室”,大象就放在里面。天球的一半隐藏在地平线下;另一半露在“地平线”之上,由轮子带动旋转,昼夜旋转一次,真实再现了星辰兴衰等天象的变化。
较低的楼层配有一扇朝南的门。门内有五个木亭,机械传动系统在木亭后面。
一楼的木亭,又叫“正雅钟鼓楼”,负责全站的标准时间。这个木制亭子有三个小门。
每个小时开始的时候,都有一个穿红衣服的木头人在左门按铃;每一次,都有一个穿紫色的木头人在右门按铃;每隔一刻钟,一个穿绿衣服的木头人在中门打鼓。
二楼木亭可以报出12小时的早期正确名称,相当于现代钟表的时针盘。这一层的轮子上有24个陈思木头人,手里拿着时间牌,牌上依次写着、子正、丑楚、丑正。在开始和正确的时间,陈思·牧仁准时出现在木亭前。
三楼木亭专门刻的时间。* * *陈思木像96个,其中24个木像开头报时且时间对,其余为刻字。比如右丑子的第一、二、三刻。
四楼的木亭报时。木头人可以打野鸡,根据季节不同多报。
五楼的木亭里有38个木像。随着节气的变化,木制人物的位置可以报告昏厥、黎明、日出和几个班次的细节。
五层木质亭子里的木头人能表演这些奇妙而准确的报时动作,是由一个复杂的机械装置“昼夜发动机”驱动的。整个机械轮系的运转依靠水的不断流动,推动水车做间歇运动,带动仪器转动,因此得名“水运仪像台”。
苏颂主持创建了水运仪天文台,是当时中国杰出的天文仪器,也是世界上最古老的天文钟。
在国际上,水运仪平台的设计得到了高度评价。认为水运仪台为方便观测而设计了活动屋顶,是天文台活动穹顶的始祖。
李约瑟在深入研究水运仪图像平台后,改变了过去的一些看法。他在《中国科学技术史》中说:
我们借此机会宣布,我们以前的声明“发条...完全是欧洲在14世纪早期的发明”是错误的。14世纪,欧洲发明了利用轴擒纵机构的重力驱动的机械钟。然而,在许多世纪以前的中国,有一种液压传动机械钟,带有另一种擒纵机构。
大象昼夜自转一周,不仅形象地展示了天象的变化,而且是现代天文台的跟踪仪器——旋转钟的始祖。水运仪台首创的擒纵机构是后来钟表的关键部件,所以是钟表的始祖。
从水运仪图像平台可以看出,我国古代机械知识的应用已经达到相当高的水平。