[科普中国]-象限仪

象限仪，中国古代天文仪器。历经四年于康熙十二年完成，主要由象限环、数轴、竖轴、横轴、窥横等组成。主要用于测定天体在地平上的或天顶距。1

历史象限仪（rub‘，众数为 arbā‘，字面意思为“四分之一”）早在古希腊就已为人所用，后来被引入伊斯兰世界，那里对于象限仪的首次记载可追溯至九世纪早期。天文学家通常利用象限仪测量太阳和行星的子午线高度，进而确定纬度、黄道倾斜角和观测地点的恒星坐标2。

展品信息位置北京天文馆

仪器介绍陈列位置：又称地平纬仪，陈列在北京古观象台台顶西北角

主要部件是一个90度的象限环，环中间以一条腾云驾雾的巨龙作为装饰。象限环竖边上指天顶，下指地心，横边与地平线平行，横竖两边相交于圆心。仪器的背面正中是数轴，轴两端是圆的，象限环固定在数轴上，可做360度旋转。东西各有一立柱，立柱上端、下端都有一横梁相接，梁中心凿有圆孔用来安装竖轴。象限环的圆心，伸出一根横轴，其上挂窥横，窥横下端有立耳，背面设有夹螺子(现已折断)，旁边有游表(已遗失)。

历史变迁制于康熙八年至十二年(公元1669-1673年)，由来华的比利时传教士南怀仁监制。1900年曾被法国侵略者掠至法国驻华大使馆内，1902年归还我国，重新安置在古观象台上。

观测方法观测时，转动象限环，将游表对准待测星，观看游表所指的弧面上的刻度，就可以知道这颗待测星的地平高度。

结构组成象限仪是由1、 主体工作面（垂直面）；

2、 齿弧；

3、 导向指针；

4、 弧杆；

5、 水泡座；

6、 调节螺钉；

7、 调节螺套；

8、 旋帽，等组成

特征特点象限仪铸造精美，在象限弧的中间铸有一腾云戏珠的苍龙，造型优雅，同时又具有平衡重心的妙用，使整个象限弧的重心落在中心的立轴上。轴的两端是圆的，可以使象限弧垂直于地面自由地旋转。

在象限弧的圆心，立有一与弧面垂直的横表，长三寸一分。在横表上有一长与象限弧半径相齐的窥衡，可绕圆心在弧面上下移动。在窥衡的下端有一立耳，旁有游表，今已遗失。

实际观测时，移动窥衡，使立耳看横表与待测的天体位于一条直线上，这是把窥衡定位，则游表所指的环弧上的刻度，就是该天体的地平高度或天顶距。3

如从象限弧的上端向下起算，弧尺面上的刻度为天体的地平高度；如从下向上起算，从弧尺外侧面的刻度上可以读出天体的天顶距（在弧尺外侧面的刻度上同时还标有从上端向下起算的测量天体地平高度的度数）。天体的地平高度H与天顶距Z的关系为：H=90°-Z。象限仪环弧面上的刻度亦采用第谷的横向划分法，可将一度分为60分，若用游表可精确到10秒。

古台的象限仪与第谷设计的四种象限仪中的旋转式地平象限仪最为接近，观测方法完全一样，只是在外观设计方面独具特色，采用了中国传统的龙云装饰。

主要用途（一） 用于测量火炮在垂直平面内自0—1500密位（0°~90°）范围内的倾斜角，检查火炮瞄准装置及火炮之角度。

（二） 赋予火炮可调整至所需发射的密位置。

Ⅱ：象限仪规格：

（一） 由测量之密位的范围确定。本象限仪的规格：0—1500密位（0°~90°）（一个密位等于1/6000圆周长）

（二） 精度：1.8分。

（三） 外形尺寸：长190×宽160×高36毫米。

（四） 重量：约1.4公斤。

戴维斯象限仪16世纪末英国航海家约翰·戴维斯（John Davis）使用的象限仪，用于在航海时测量地球的纬度。

约翰·戴维斯在1585～1587年期间，曾为找寻西北航道，经格陵兰岛、巴芬湾做了三次探险航行。约翰·戴维斯的象限仪，或叫“竿式投影仪”（backstaff），是16世纪和17世纪最伟大的航海发明。

其原理很简单。航海者无需像使用星盘或简单象限仪时所要求的那样设法看太阳，而是利用棍棒投射到刻度计上的影子，其影子端的位置表明了太阳的高度，这样纬度就可以计算出来了。航海者在平静的海面上，甲板稳定的时候使用戴维斯象限仪时，能取得最佳效果。

这种仪器帮助约翰·戴维斯成为当时一名非常优秀的航海家。在一个多数人对纬度的计算只能停留于度数的时代，戴维斯能精确到分。他的这一技能使他经常被航行到远东的英国和荷兰探险队雇用，也使他完成了三次找寻西北航道的探险。

象限仪座象限仪座是一个已经废弃不用的星座名，在20世纪早期的星图中，可以在天龙座、武仙座、牧夫座之间找到它，在1922年，它和其它一些星座一起被国际天文联合会正式从拥挤的星空中排除，从而确定了国际上通行的88个星座。象限仪座则通过一个著名的流星雨记录下了曾经有过这样一个星座名字的历史。

公元1795年时，前苏联的La Lande和他的侄子Michel Le Francais使用“象限仪”这种仪器进行一系列恒星观测时，自创了这个名词，不过，这个名词并不被现代天文学承认，所以只能拿来当作“俗称”。1922年，它和其他一些星座一起被国际天文联合会正式从拥挤的星空中排除，从而确定了国际上通行的88个星座。而象限仪座这个名字却通过其著名的流星雨保留了下来。象限仪流星雨是每年几个最强的流星雨之一。

史籍记载钦定象限仪 谨按，旧浑天仪制：有地平圈，而无地平经圈。元郭守敬简仪设立运圈，以测三辰出地之度，即地平经圈也。康熙十二年，圣祖仁皇帝命监臣制象限仪，为全圆四分之一，亦名地平纬仪，铸铜为之。其制，直角为心，两方皆为半径，各长六尺，宽二寸一分，厚一寸一分。圆为弧，宽二寸六分，厚一寸一分。正面镌九十度分，外规面镌度数字。其数自上而下，以纪地平高度; 自下而上，以纪距天顶度。联以云龙。东西立柱纵八尺八寸，上下梁横七尺八寸，饰以云龙。梁中各穿圆孔，以受立轴，轴与仪之立半径平行，长九尺七寸，宽二寸一分，厚一寸七分。东西运之直角施横轴，长二寸一分，轴本加游表，宽二寸一分，厚二分有奇，长与半径等。游表末设立耳，以测地平纬度。 4

本词条内容贡献者为:

汤寿旎 - 副教授 - 武汉理工大学