古人是怎么夜观天象的呢？古观象台：星空解密500年

你有没有仰望过星空，想探索神秘的宇宙？

早在500多年前，北京古观象台已经是天文学的前沿阵地。它是古人探索宇宙的“实验室”，现在成了我们窥探古代科技智慧的窗口。

作为明清两代皇家天文观测中心，它连续487年观测星空变化。

远看，它像一座被现代高楼包围的古老城堡。台体高十四米，台顶四面无遮拦，提供了360度的开阔视野，确保观测精度。

走近，台顶安放着八台青铜铸造的天文仪器，每架都有两三吨重，是当时最尖端的科技设备。你看，大多仪器都由圆、弧形线段和直线线段构成，简洁又精妙。这些基本几何元素背后，藏着古代天文学的智慧，我们来一一揭秘。

1.天体仪是个圆球，它直观地展示了星星的分布，仿佛古代的**“宇宙全景模型”**，可以用来检索星象、换算球面坐标。直径两米多的球体上，镶嵌着1888颗星星，还根据亮度等级分成了6种不同大小。

2.赤道经纬仪由几个圆圈构成，分别是子午圈、赤经圈、赤道圈，赤经圈可以旋转，一条昂首的苍龙托起了它们。它用于测量天体的赤道经纬度，类似于古代的“天文地图”，帮助古人找到星星在天上的哪个位置，主要用来观测太阳以外的恒星，那些比较远的天体。

至于太阳，专门有一架仪器来观测它——

3.黄道经纬仪由子午圈、黄道圈、黄道经圈、极至圈构成，两条背对的龙托起了它。

黄道是太阳一年中在天空中运行的路线。它就像是太阳的“专属轨道记录仪”，主要测量太阳和行星的运动情况。

它能够帮助古人掌握太阳一年中在天空中的变化，确定二十四节气。

4.地平经仪，主体是直径两米多的地平圈，两条龙沿着柱子盘旋而上，伸出爪子捧着火珠，像是二龙戏珠。使用的时候，从立表（立着的铜柱）的上端引两条线到横表的两端。测星的时候，移动横表，让三条线和星星位于同一平面，这样就能读取测量值了。

它测量的是天体的地平经度，也就是它在地平线上的方向，帮人们了解太阳和星星在哪个方向升起和落下。

5.地平经纬仪，不仅测方位角，还能测高度角，通过它可以知道星星的水平高度和垂直高度。不仅能告诉你天体在地平线上的位置，还能告诉你它看起来离地面有多高。在刻度上面，你可以发现它已经在使用阿拉伯数字了。

6.纪限仪又叫距度仪，核心技术是可三维运动的机械装置，它的弧形有60度，上面的花纹不仅有装饰效果，还可以调节平衡，让重心正好在立轴上，可以围绕立轴任意旋转，并且用手轮、齿轮、滑车来带动仪器自由移动。这个原理类似于现代天文望远镜底座结构，使观测更灵活精确。这台仪器可以测量任意两颗星之间六十度以内的角距离，帮助天文学家精确绘制星空图，在当时可谓相当先进了。

7.象限仪，主要测量天体地平纬度（高度），也就是天体相对于地平面的垂直高度角。它帮助天文学家确定天体在天空中的高度，像是一把测量天体高度的**“尺子”**，可以告诉你星星离地面有多高，常用于测量日月星辰的升降高度。

8.玑衡抚辰仪，是最年轻的一台，也是最华丽的一台，毕竟是乾隆年间铸造的。它能测量方位角、高度角，帮助预测日月星辰的运行轨迹。

再看楼下的圭表。古人发现初冬开始，影子会一天比一天长，影子最长那天就是白天最短、夜晚最长的一天，也就是“冬至”。每天在正午同一时刻测量影子长度，假设第一天的影子有5米长，第二天的影子有6米长，第三天的影子又变成5米长。那么第二天就是冬至。

有了这些精密仪器，就能精确观测天体，制订历法，掌握季节和时间的变化。为了安放这些仪器，古人专门建了这座观象台，承载这满满的科技元素。

作者：希卡石板修复组
审核：北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司