象限儀

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一種天文儀器
象限儀,為天文儀器,主要用于測定天體在地平上的或天頂距 [1]  歷經四年于康熙十二年完成,主要由象限環、數軸、豎軸、橫軸、窺橫等組成。
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中文名
象限儀
館藏地點
北京市西城區西直門外大街138號
所屬年代
所屬博物館
北京天文館
所屬地區
北京

象限儀歷史

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象限儀(rub‘,眾數為 arbā‘,字面意思為“四分之一”)早在古希臘就已為人所用,后來被引入伊斯蘭世界,那里對于象限儀的首次記載可追溯至九世紀早期。天文學家通常利用象限儀測量太陽和行星的子午線高度,進而確定緯度、黃道傾斜角和觀測地點的恒星坐標 [2] 

象限儀展品信息

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象限儀位置

北京天文館

象限儀儀器介紹

陳列位置:又稱地平緯儀,陳列在北京古觀象臺臺頂西北角。
主要部件是一個90度的象限環,環中間以一條騰云駕霧的巨龍作為裝飾。象限環豎邊上指天頂,下指地心,橫邊與地平線平行,橫豎兩邊相交于圓心。儀器的背面正中是數軸,軸兩端是圓的,象限環固定在數軸上,可做360度旋轉。東西各有一立柱,立柱上端、下端都有一橫梁相接,梁中心鑿有圓孔用來安裝豎軸。象限環的圓心,伸出一根橫軸,其上掛窺橫,窺橫下端有立耳,背面設有夾螺子(現已折斷),旁邊有游表(已遺失)。

象限儀歷史變遷

制于康熙八年至十二年(公元1669-1673年),由來華的比利時傳教士南懷仁監制。1900年曾被法國侵略者掠至法國駐華大使館內,1902年歸還我國,重新安置在古觀象臺上。

象限儀觀測方法

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觀測時,轉動象限環,將游表對準待測星,從窺管中看到此星后,觀看游表所指的弧面上的刻度,就可以知道這顆待測星的地平高度

象限儀結構組成

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象限儀 象限儀
象限儀是由1、 主體工作面(垂直面);
2、 齒弧;
3、 導向指針;
4、 弧桿;
5、 水泡座;
6、 調節螺釘
7、 調節螺套;
8、 旋帽,等組成

象限儀特征特點

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象限儀鑄造精美,在象限弧的中間鑄有一騰云戲珠的蒼龍,造型優雅,同時又具有平衡重心的妙用,使整個象限弧的重心落在中心的立軸上。軸的兩端是圓的,可以使象限弧垂直于地面自由地旋轉。
在象限弧的圓心,立有一與弧面垂直的橫表,長三寸一分。在橫表上有一長與象限弧半徑相齊的窺衡,可繞圓心在弧面上下移動。在窺衡的下端有一立耳,旁有游表,今已遺失。
實際觀測時,移動窺衡,使立耳看橫表與待測的天體位于一條直線上,這是把窺衡定位,則游表所指的環弧上的刻度,就是該天體的地平高度或天頂距 [3]  如從象限弧的上端向下起算,弧尺面上的刻度為天體的地平高度;如從下向上起算,從弧尺外側面的刻度上可以讀出天體的天頂距(在弧尺外側面的刻度上同時還標有從上端向下起算的測量天體地平高度的度數)。天體的地平高度H與天頂距Z的關系為:H=90°-Z。象限儀環弧面上的刻度亦采用第谷的橫向劃分法,可將一度分為60分,若用游表可精確到10秒。
古臺的象限儀與第谷設計的四種象限儀中的旋轉式地平象限儀最為接近,觀測方法完全一樣,只是在外觀設計方面獨具特色,采用了中國傳統的龍云裝飾。

象限儀主要用途

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(一) 用于測量火炮在垂直平面內自0—1500密位(0°~90°)范圍內的傾斜角,檢查火炮瞄準裝置及火炮之角度。
(二) 賦予火炮可調整至所需發射的密位置
Ⅱ:象限儀規格:
(一) 由測量之密位的范圍確定。本象限儀的規格:0—1500密位(0°~90°)(一個密位等于1/6000圓周長
(二) 精度:1.8分。
(三) 外形尺寸:長190×寬160×高36毫米。
(四) 重量:約1.4公斤。

象限儀戴維斯象限儀

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戴維斯象限儀 戴維斯象限儀
16世紀末英國航海家約翰·戴維斯(John Davis)使用的象限儀,用于在航海時測量地球緯度
約翰·戴維斯在1585~1587年期間,曾為找尋西北航道,經格陵蘭島巴芬灣做了三次探險航行。約翰·戴維斯的象限儀,或叫“竿式投影儀”(backstaff),是16世紀和17世紀最偉大的航海發明。其原理很簡單。航海者無需像使用星盤或簡單象限儀時所要求的那樣設法看太陽,而是利用棍棒投射到刻度計上的影子,其影子端的位置表明了太陽的高度,這樣緯度就可以計算出來了。航海者在平靜的海面上,甲板穩定的時候使用戴維斯象限儀時,能取得最佳效果。
這種儀器幫助約翰·戴維斯成為當時一名非常優秀的航海家。在一個多數人對緯度的計算只能停留于度數的時代,戴維斯能精確到分。他的這一技能使他經常被航行到遠東的英國和荷蘭探險隊雇用,也使他完成了三次找尋西北航道的探險。

象限儀象限儀座

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象限儀座是一個已經廢棄不用的星座名,在20世紀早期的星圖中,可以在天龍座武仙座牧夫座之間找到它,在1922年,它和其它一些星座一起被國際天文聯合會正式從擁擠的星空中排除,從而確定了國際上通行的88個星座。象限儀座則通過一個著名的流星雨記錄下了曾經有過這樣一個星座名字的歷史。
公元1795年時,前蘇聯的La Lande和他的侄子Michel Le Francais使用“象限儀”這種儀器進行一系列恒星觀測時,自創了這個名詞,不過,這個名詞并不被現代天文學承認,所以只能拿來當作“俗稱”。
1922年,它和其他一些星座一起被國際天文聯合會正式從擁擠的星空中排除,從而確定了國際上通行的88個星座。而象限儀座這個名字卻通過其著名的流星雨保留了下來。象限儀流星雨是每年幾個最強的流星雨之一。

象限儀史籍記載

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象限儀 象限儀
欽定象限儀 謹按,舊渾天儀制:有地平圈,而無地平經圈。元郭守敬簡儀設立運圈,以測三辰出地之度,即地平經圈也。
康熙十二年,圣祖仁皇帝命監臣制象限儀,為全圓四分之一,亦名地平緯儀,鑄銅為之。其制,直角為心,兩方皆為半徑,各長六尺,寬二寸一分,厚一寸一分。圓為弧,寬二寸六分,厚一寸一分。正面鐫九十度分,外規面鐫度數字。其數自上而下,以紀地平高度; 自下而上,以紀距天頂度。聯以云龍。
東西立柱縱八尺八寸,上下梁橫七尺八寸,飾以云龍。梁中各穿圓孔,以受立軸,軸與儀之立半徑平行,長九尺七寸,寬二寸一分,厚一寸七分。東西運之直角施橫軸,長二寸一分,軸本加游表,寬二寸一分,厚二分有奇,長與半徑等。游表末設立耳,以測地平緯度。 [4] 
參考資料