中國古天文成就展
時(shí)間
(3)北京古觀象臺石製赤道日晷 (4)月晷 (5)星晷
(9)元延祐銅壼滴漏 (10)元代銅漏壼 (11)明代銅漏壼
(12)龍舟報(bào)時(shí)更香 (13)水運(yùn)儀象臺 (14)渾儀
(15)天文鐘
(16)候風(fēng)地動儀
爆竹聲中一歲除 春風(fēng)送暖入屠蘇
千門萬戶曈曈日 爭插新桃換舊符
王安石 《元日》
王安石的《元日》詩，用短短二十八個(gè)字，將中國人慶祝元日──即新年的第一天──的喜慶情景生動地描述出來。
中國歷史上的第一部曆法《皇帝曆》，已將一年的平均長度定為三百六十五又四分一日?？墒牵袊宿r(nóng)曆年的長度卻沒有確定的日數(shù)，最長與最短的相差接近三十日。我們要知道在那一天慶祝農(nóng)曆新年，必需先查看農(nóng)曆。
但農(nóng)曆年初一這個(gè)日子並不容易確定。只有通過頗複雜的運(yùn)算，包括一些以現(xiàn)今科技仍只能依靠實(shí)際觀測數(shù)據(jù)修正的細(xì)項(xiàng)，才能得出我們現(xiàn)時(shí)所用的曆法和時(shí)間?，F(xiàn)時(shí)每半年可能出現(xiàn)一次的閏秒安排便是修正後的產(chǎn)品。
一秒之差相對於一年的時(shí)間，可以說是微不足道。中國人的「月」是以當(dāng)太陽、月球和地球投影在黃道面上依次成一直線的那一個(gè)時(shí)間的那一天為初一。問題是，當(dāng)這一刻正正位於這一秒時(shí)，到底那一天才是初一呢？
但這個(gè)差別卻不可以混淆，因?yàn)樘煜髸詣犹婢帟颜咴u卷──例如在中國看到日食的日子必定為初一。錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果是騙不了人的。
由於早期的計(jì)算誤差較大，在日積月累之下，曆法必然會變得與天象不符，修改曆法便成為無可避免的結(jié)局。中國古代便先後制訂了超過一百部曆法。
王安石為宋朝的宰相，當(dāng)他希望為舊制度提出革新的「變法」時(shí)，修改曆法亦自然成為內(nèi)容之一。他的「爭插新桃換舊符」便暗含此意。
圭表是最古老，亦是最簡單的天文儀器。透過觀測圭表上日影長度的變化，便可確定一年的長度，及釐定二十四節(jié)氣的日期。 圭表由「表」和「圭」組成。「表」是直立的標(biāo)桿，「圭」是南北平放的尺。由於在不同季節(jié)太陽在天上的軌跡有所不同，從表投射到圭上的日影便會隨日子而變化。以每天正午時(shí)間太陽的投影來比較，一年中日影最長的日子是冬至，而日影最短的是夏至。(請注意，這只適用於地球上北回歸線以北的地區(qū)。像香港這些位於北回歸線以南的地區(qū)，日影最短的一天並非夏至。)
| 那一個(gè)時(shí)間是正午？ 中國傳統(tǒng)是用地支作方向的，正北為子，依次向東為丑、寅，正東為卯，然後是辰和巳，正南是午，其餘是未、申、酉、戌和亥。 子午線便是從正北至正南的一條線。在中國中原一帶，由於緯道較北回歸線為高，所以在任何日期當(dāng)太陽走過子午線時(shí)，太陽必定偏向南方，這個(gè)時(shí)間便是正午。 不過，用這個(gè)方法制訂時(shí)間，便會出現(xiàn)東西兩個(gè)接近但不同經(jīng)度的地方有不同的正午，因而兩地的時(shí)間也不同，這便是時(shí)差。古時(shí)由於往來需要頗長的時(shí)間，時(shí)差的影響還不大。但是今天的交通便捷，每個(gè)地方用太陽於正午為時(shí)間便不能接受了。 為了避免近距離交通的時(shí)差困擾，現(xiàn)今便制訂了時(shí)區(qū)。例如全中國便是同一個(gè)時(shí)區(qū)。不過，這樣制訂的時(shí)間，便令絕大部分地方在「正午十二時(shí)」的時(shí)候，太陽並非位於「正午」的位置。
|
隨著太陽在天上位置的變化，圭表還可定出二十四節(jié)氣。測量在圭表上的日影長度變化週期，更可定出一年的日數(shù)。
登封觀星臺不僅是中國現(xiàn)存最早的天文臺，也是世界上最古老的天文臺之一。
登封觀星臺位於河南省登封縣東南十五公里的告成鎮(zhèn)，古稱陽城。相傳這就是周代(約公元前1066年至公元前221年)的測影場所之一。這裡現(xiàn)仍保存著唐朝南宮說於公元723年所刻的測景臺紀(jì)念石表，表的南面還刻有「周公測景臺」五字(景即古的『影』字)。
周公測景臺分上下兩部分。下部是上小下大呈柳形錐體狀的圭，高1.95米。上部為長方形石柱，亦即表，高約1.965米(即約為唐時(shí)的長度八尺)。石表北面距石座上面北邊緣0.37米，約為唐長度一尺五寸。所以在夏至日，表的影與北上邊緣吻合，石座下部四周會看不到影子，故俗稱此為「沒影臺」。
| 《周禮．地官．司徒》載：「以土圭之法，測土深，正日景，以求地中......日至之景，尺有五寸，謂之地中。」東漢鄭玄在注釋中引用鄭眾的話說：「土圭之長，尺有五寸。以夏至之日，立八尺之表，其景適與土圭等，謂之地中。今潁川陽城地為然?！? (註：中國古代的一尺約相等於現(xiàn)今的24.37厘米。中國傳統(tǒng)所用的一丈有十尺，一尺有十寸，及一寸有十分。) 這裡可看到，中國古代已有長久的測影歷史。而陽城在測影這事之中有特殊位置，因?yàn)樗混兜刂?。有學(xué)者相信中原與中國等名稱便是由此衍生出來。我們今天知道，陽城約位於北緯34度，與地中毫無關(guān)係。相信當(dāng)時(shí)的統(tǒng)治者為了要說明所在地的重要性，便以此為《周禮》訂定下來。 由於地球?yàn)榍蛐?，若要以八?約等於196.5厘米)立桿測影，在夏至日時(shí)，位於陽城以北的地方，日影會較一尺五寸為長；而以南的地方，日影則會較短。 |
周公測景臺之北約二十米處，聳立著一座近十米高的建築物，下面向北還延伸出一條由三十六塊石板舖成的「路」。這就是元代由郭守敬所設(shè)計(jì)和建造的登封觀星臺。
整個(gè)觀星臺本身就是一個(gè)大型的圭表。臺身及石圭於元代初期建成，而臺頂小屋則在明代增建。
傳統(tǒng)的圭表表高八尺，郭守敬為了能夠更準(zhǔn)確地量度日影，便做了這個(gè)四十尺高的表。
除了測量日影外，此觀星臺還有觀星和記時(shí)等多種功能。元代類似登封觀星臺的建築物共有27個(gè)，分佈在北緯15º到北緯63º之間的地區(qū)。
| 臺體：由磚與石建成。臺體兩旁圍有盤旋踏道，呈方形覆斗狀，四壁用水磨磚砌成。臺高9.46米，頂邊長8米多，基邊長16米多。臺下北壁設(shè)有兩個(gè)對稱的踏道口，以石條築成，供使用者登上臺頂。臺頂邊緣有階欄及去水口。臺的北壁正中有一個(gè)直通上下的凹槽，其下為石圭南端。
|
| 石圭：用來量度日影長短，所以又稱「量天尺」。它的表面由36塊青石板接連平鋪而成，下部為磚砌基座。石圭依南北方向擺放。圭面刻有兩條水道。水道南端有注水池，北端有泄水池，泄水池東西兩邊有泄水孔。泄水池下部有受水石座一個(gè)。 圭面中心和兩旁均刻有尺度，用以量度影長。 圭長31.196米，寬0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。
|
| 表：高50尺(當(dāng)中入地及座中14尺，即表身高36尺)，寬2.4尺，厚1.2尺，植於石圭南端的石座中。 表上端鑄二龍，龍身半附表側(cè)，半身凌空擎一根長6尺，粗3寸粗的「橫樑」，由樑身至石圭面為40尺。
|
| 景符：為了克服橫樑離圭面高而引致日影模糊不清的缺憾，在測影時(shí)，石圭上還需加置一個(gè)景符。 景符下為方框，一端設(shè)有可旋機(jī)軸，軸上嵌入一個(gè)寬2寸，長4寸，中穿孔的銅葉，其勢南低北高，可以依太陽高下調(diào)整角度。正午時(shí)，太陽光穿過景符上的小孔，在圭面上形成一很小的太陽倒像。南北移動這景符，尋找從表端橫樑投下的樑影。當(dāng)樑影平分日像時(shí)，即可度量日影長度。這相當(dāng)於現(xiàn)代的針孔成象原理。 (《元史．天文志》規(guī)定：「景符之制，以銅葉，博二寸，長加博之二，中穿一竅，若針芥然。以方闉為趺，一端設(shè)為機(jī)軸，令可開闔，榰其一端，使其勢斜倚，北高南下，往來遷就於虛樑之中。竅達(dá)日光，僅如米許，隱然見橫樑於其中?！? |
| 臺頂小室：高3.16米，是明嘉靖七年(公元1528年)修葺時(shí)所建。 |
此圭表是明正統(tǒng)二年間制(公元1437年)，清乾隆九年(公元1744年)加以重修。
在石座上平臥著銅圭，長517.6cm(一丈六尺二寸)，南端寬88.2cm, 北端寬71cm，厚3.5cm(廣二尺七寸)；周圍設(shè)有水渠，固定水平。南端立銅表，高八尺，清朝把它改為一丈；上端有銅葉，向外變曲，中間開一個(gè)圓孔。正午時(shí)候，太陽影子經(jīng)過圓孔射到圭面，據(jù)其所在位置就可以知道表影長度了。
刻於圭面水渠中間的平行雙尺為明制的尺，而位於水渠外東西兩側(cè)的平行雙尺刻於清乾隆初年。
銅葉的小孔可以用一懸掛著重錘的細(xì)繩穿在這個(gè)孔內(nèi)，從而得到一條鉛垂，以便檢查銅表是否垂直；另外根據(jù)重錘的位置也能得到小孔位置在圭面上的投影，以便校正量度表影的起點(diǎn)。
南界是日面上邊緣的影子，北面是它的下邊緣的影子，中央是日面中心的影子。
由於清乾隆九年修改圭表，把表高改為一丈。表高則影長，圭表長度不足夠，所以在北端另加一個(gè)高三尺五寸的立圭。
現(xiàn)存的明代圭表已經(jīng)搬到南京紫金山天文臺，而座子仍在北京古觀象臺。
“晷”字的古義是太陽的影子。自漢代以後，把圭表測得的日影長度稱為“晷”。大約元、明以後才把測定天體方位以定時(shí)刻的儀器稱為“晷”。明以後，這名稱才流行於世。日晷包括一根晷針和晷面，晷面上刻有顯示時(shí)間的放射線(刻線)。
日晷按晷面安置的方向可以分為地平日晷、赤道日晷、斜晷(晷面置於任何方向)等。地平日晷的晷面與水平平行，晷針垂直於晷面。由於太陽光的投射面與晷面並不互相垂直，刻線在晷面上不是平均分佈的，需要按所處地方的緯度來訂定。赤道日晷的晷面與地球赤道平行，因此刻線在晷面上是平均分佈的。
第一個(gè)明確可靠的日晷記載是《隋書•天文志》所載隋開皇十四年(公元594年)袁充發(fā)明的短影平儀。這其實(shí)是一種地平日晷，晷面圓周均分為12時(shí)辰。
此日晷為1950年代製作品，曾在60年代被拆拆毀，後於90年代初全面安裝修復(fù)，修復(fù)時(shí)參考了故宮太和殿前赤道式日晷的立柱樣式。
月晷又叫太陰晷，是明代時(shí)使用的時(shí)計(jì)。透過它來觀測月影方向的變化，可測定晚上的時(shí)刻。
月晷由兩個(gè)同心圓盤和中心游表三部分組成。內(nèi)盤標(biāo)有日期，稱為日盤；環(huán)狀的外盤標(biāo)有時(shí)辰，稱為時(shí)盤。游表上設(shè)有立環(huán)，用來對月指示時(shí)刻。
星晷又叫勾陳晷，是夜間利用觀測恆星以決定當(dāng)時(shí)時(shí)刻的一種計(jì)時(shí)工具。最早相信是唐代時(shí)開始使用。透過它來觀測星的位置，便可測定當(dāng)時(shí)的時(shí)刻。
星晷由兩個(gè)同心圓盤和基座三部份組成。外盤為環(huán)狀，標(biāo)有時(shí)刻；內(nèi)盤標(biāo)有周天度數(shù)，並列出黃道十二宮，以表示節(jié)氣或日期，盤中間刻有一縫，用以觀星。
使用時(shí)，先移動外盤，讓子正初刻（即午夜）對準(zhǔn)內(nèi)盤當(dāng)日節(jié)氣，然後在晷盤縫中北望帝星（即小熊座β）及勾陳星（即小熊座α或北極星），使兩星同處於縫中，則基座上銳表所指時(shí)刻即當(dāng)時(shí)時(shí)刻。
此銅漏壼身外面刻有一行銘文：「千章銅漏一，重卅二斤，河平二年四月造」，壼內(nèi)底亦鑄有「千章」二字，因此稱為千章銅漏。這是西漢成帝河平二年(公元前27年)四月在西河郡的千章縣所鑄造的。
在第二層提樑上又刻有「中陽銅漏」四字，相信是鑄造後歸同屬西河郡的中陽縣所擁有。
千章銅漏屬於單壼泄水型箭漏，即只有一個(gè)壼靠泄去壼中的水來量度時(shí)間。這是中國早期泄水型漏壼中最大、保存最完整的一件。此銅漏於1976年在中國內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟杭錦旗出土，為民用漏刻。
雙層提梁和壺蓋當(dāng)中有上下成一直線的三個(gè)方孔，用以安插沉箭。
利用實(shí)驗(yàn)考証，千章銅漏為「一刻之漏」，即一壼水泄流完畢後，所經(jīng)歷的時(shí)間為一古刻(中國古代的一日分一百刻，每一古刻相當(dāng)於現(xiàn)在的14.4分)。
| 一刻等於多久？ 我們今天稱十五分鐘為一刻，原來和銅壼滴漏有關(guān)。中國古代的滴漏，以木箭上的刻度來顯示時(shí)間。以此為標(biāo)準(zhǔn)，一天二十四小時(shí)便相等於九十六刻。不過，在中國歷史中，有很長時(shí)間是採用一日百刻的，這時(shí)的一刻只有十四分二十四秒；更有一些時(shí)間是採用一日一百零八刻，這時(shí)的一刻相等於十三分二十秒。這其實(shí)是便於計(jì)算的十進(jìn)制和便於使用的十二進(jìn)制之間的角力結(jié)果。
|
秤漏據(jù)說是南北朝時(shí)北魏(公元386至534年)的一位道士李蘭所發(fā)明的。唐代《初學(xué)記》中記載：「李蘭漏刻法曰：以器貯水，以銅為渴烏，狀如釣曲，以引器中水於銀龍口中吐入權(quán)器，漏水一升，秤重一斤，時(shí)經(jīng)一刻?！?/p>
不過，秤漏並沒有留傳至今。一般認(rèn)為，它有一只泄水壼，通過一根虹吸管(稱為渴烏)將水引到一只受水壼(稱為權(quán)器)中。權(quán)器懸掛在秤桿的一端，秤桿的另一端則掛有平衡錘。在秤上如果標(biāo)有相應(yīng)的時(shí)刻記號，就可以讀取時(shí)刻了。
秤漏的使用方法，相信是開始時(shí)將秤桿掛在適當(dāng)?shù)目潭任恢蒙?，?dāng)注水至秤桿平衡時(shí)，便表示該時(shí)刻已至；之後便將秤桿掛在下一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻上，如此類推。
除了用水流來計(jì)時(shí)外，中國古代民間亦有利用燃點(diǎn)線香來計(jì)量時(shí)間。龍舟報(bào)時(shí)更香就是利用燒香來計(jì)時(shí)的儀器，它更設(shè)有定時(shí)響鬧的作用。
龍舟上掛了數(shù)條兩端繫著金屬球的幼線，線下放了燃著的香。每隔一段時(shí)間，香便會燒斷一條線子，當(dāng)金屬球跌進(jìn)下面的盛器時(shí)，便會發(fā)出報(bào)時(shí)響鬧。這種燒香時(shí)計(jì)最早見於宋代(公元12世紀(jì)中葉)的文獻(xiàn)中。
用更香來計(jì)算時(shí)間的精度不高，但由於它簡單易行，極之適合民間使用，所以曾經(jīng)十分流行。據(jù)文獻(xiàn)記載有些更香可燃燒一畫夜，有些甚至可以燃燒至一個(gè)月。
此更香是根據(jù)文獻(xiàn)及示圖復(fù)原，沒有原物傳世。
滴漏的準(zhǔn)確度取決於滴水的速度是否平均，因此漏壺的水面高度須經(jīng)常保持不變，為達(dá)致此目的，多級漏壺並不是唯一的辦法。
在宋仁宗天聖八年(公元1030年)，燕肅設(shè)計(jì)及制造了一套稱為「蓮華漏」(註：古字中，華與花相同)的漏壼，以受水壼的壼蓋上有金色的蓮花飾物而得名。
它只有兩只連用的泄水壼，分別稱為上匱和下匱。兩根不同口徑的「渴烏」虹吸管分別將兩個(gè)泄水壼中的水引出。從上匱中將水引入下匱的一根渴烏口徑較大，於是流入下匱的水便比從下匱中經(jīng)另一渴烏所流出的多。當(dāng)下匱中的水位升高到匱壁頂時(shí)，多餘的水就會從下匱逸流出來，並匯集到減水盎裏去。這樣就保証在了使用的過程中，下匱裏的水位保持恆定，從而也就保證了從下匱注入受水壼中的流水量基本恆定，因而獲得較高的計(jì)時(shí)精度。
據(jù)記載，這套漏壼的木箭有二十四組，每組兩支，分別在白畫和黑夜使用，每到一個(gè)節(jié)氣就要更換一組相應(yīng)的木箭。這套壼的準(zhǔn)確度相信可讀出準(zhǔn)至一分鐘的時(shí)間。
此蓮花漏是根據(jù)文獻(xiàn)及示圖復(fù)原，沒有原物傳世。
| 一更等於多久？ 中國古代將夜晚分為五更，一更大約相等於兩小時(shí)。有趣的是，原來一更的長度會隨著季節(jié)而改變。這是因?yàn)槊客矶贾皇怯形甯?，夏天的夜晚較短，所以每更便較短；冬天的夜晚較長，因而每更的時(shí)間便較長。這個(gè)五更制度的半夜必定是三更，所以有「半夜三更」這一個(gè)疊詞。 打第一更的時(shí)間約為日落後的四十五分鐘至一小時(shí)，而打第五更的時(shí)間則約為日出前的四十五分鐘至一小時(shí)。這個(gè)制度其中一個(gè)好處是為上朝作準(zhǔn)備。中國的一些傳統(tǒng)朝廷禮儀是在日出時(shí)開始的。 基於更制的原因，中國的漏壼需要有多套浮箭。 由於不是每戶都擁有適當(dāng)?shù)膱?bào)時(shí)儀器，所以便有需要設(shè)立「更樓」、「更鼓」和「更夫」。更夫的工作便是「值更」，「看更」和利用更鼓「打更」?！缚锤寡葑兊浇裉斐蔀橛小溉崭?、「夜更」工作之分，「更」字已沒有了原來的意義了。
|
延祐滴漏屬於多級式受水型漏壺，是中國現(xiàn)存此類漏壺中最早的一套，於元代延祐三年(公元1316年)鑄造。
該組漏壼由四個(gè)銅壼組成，置於階梯式座架上。供水的三只漏壼均為圓柱形，依次為日、月、星三壼。第四只為圓柱形箭壼，浮箭根據(jù)水量增加而上升，通過標(biāo)尺刻度，即可知道時(shí)間。日、月、星和受水壼的容量分別為217、117、63和49公升。
在星壼左側(cè)上部有一個(gè)直徑約為0.9厘米的圓孔，用來泄逸多餘的水以保持此壼的水位恆定。這同時(shí)保證了流入受水壼的水流恆定性。
受水壼蓋中央插銅尺一把，長66.5厘米，自下而上依次刻劃了十二時(shí)辰，銅尺前插放木制浮箭，下為浮舟，水浮箭升。漏壼上的木箭經(jīng)已遺失，估計(jì)是一個(gè)有指示標(biāo)記的木條，根據(jù)木條所指銅尺的位置便可讀出當(dāng)時(shí)的時(shí)間。日壼外側(cè)鑄有元祐銘文，上列製造官員的姓名。
這組漏壺的原物本來於置在廣州城拱北樓上，清咸豐七年(公元1857年)拱北樓失火，漏壺略有損壞，咸豐十年(公元1860年)修復(fù)。
傳為元大都（今北京）齊政樓（鼓樓）上所使用的漏壺，由銅鑄造，重25公斤，高70厘米。
由銅鑄造，重25公斤，高62厘米。
水運(yùn)儀象臺是一座集渾儀、渾象和報(bào)時(shí)器於一身的高臺建築物，其功能相等於一個(gè)濃縮的小型天文臺。此臺由北宋的蘇頌及韓公廉等人於元祐元年(公元1086年)開始設(shè)計(jì)，並於元祐七年完成。
水運(yùn)儀象臺大致可分為三層。利用銅壺滴漏的恆定水流作動力來推動樞輪，使它每天轉(zhuǎn)四百周，是名副其實(shí)的天文鐘。
| 頂層設(shè)有活動頂棚，四邊露天，棚內(nèi)放置了一臺渾儀，作觀星及測量之用。 儀座為十字水平，儀體分三層：外層為「六合儀」，測定一天的時(shí)間和地平經(jīng)緯度；中層為「三辰儀」，測定一年四季和日、月、星宿的位置；裏層為「四游儀」，設(shè)有望筒以便窺測目標(biāo)。
|
| 中層設(shè)有渾象，由晝夜不息的機(jī)輪帶動自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與天象、星座吻合，達(dá)致形象地演示天體的運(yùn)行。
|
| 底層是一報(bào)時(shí)系統(tǒng)，由五層木閣組成，並用多組齒輪傳動，確保機(jī)輪以恆定的轉(zhuǎn)速與天體同步運(yùn)動。在每個(gè)時(shí)辰初、正和每刻相應(yīng)地有木人搖鈴、打鐘和擊鼓，并可準(zhǔn)確地報(bào)時(shí)。
|
此鐘於清光緒年間(公元1875-1908年) 製造，是一個(gè)集報(bào)時(shí)及報(bào)節(jié)氣於一身的天文星圖。
鐘殼用紫檀木製造，鐘面除刻有北極恆星圖及三垣二十八宿外，周邊內(nèi)外兩個(gè)銅圈分別刻上二十四節(jié)氣及十二時(shí)辰。天文鐘由簧片驅(qū)動，長針每天轉(zhuǎn)一圈，而短針走一圈則須時(shí)一年。
此外，鐘面的每一個(gè)時(shí)辰更配上一個(gè)西方黃道星座的名字：
| 子時(shí) | 丑時(shí) | 寅時(shí) | 卯時(shí) | 辰時(shí) | 巳時(shí) | 午時(shí) | 未時(shí) | 申時(shí) | 酉時(shí) | 戌時(shí) | 亥時(shí) |
| 寶瓶宮 | 摩羯宮 | 人馬宮 | 天蝎宮 | 天秤宮 | 室女宮 | 獅子宮 | 巨蟹宮 | 雙子宮 | 金牛宮 | 白羊?qū)m | 雙魚宮 |
據(jù)《後漢書 ?五行志》記載，公元92 – 125年間共發(fā)生了26次嚴(yán)重的地震，造成人命財(cái)產(chǎn)的重大損失。這激發(fā)了科學(xué)家張衡(公元78 – 139年)製造一臺能夠測報(bào)地震的儀器，從而對地震有更深入的研究。
雖然沒有類似的裝置作為參考，張衡憑著他的才智，終在陽嘉元年(公元132年)發(fā)明了候風(fēng)地動儀。展品陳列的是候風(fēng)地動儀的復(fù)原模型。當(dāng)龍口中的銅丸掉進(jìn)下面蟾蜍張開的口部時(shí)，會發(fā)出聲響，表示有地震發(fā)生。而掉下銅丸的龍口就指出地震源自的方向。
地動儀應(yīng)用了物體動者常動的慣性來感應(yīng)地震。儀器中豎立著一根銅棒(都柱)，只要受到震波的作用力，它便會沿著震動的方向“衝”前。儀內(nèi)另外裝有八條導(dǎo)軌，經(jīng)獨(dú)立的槓桿系統(tǒng)連接外面的八條龍。當(dāng)都柱衝入八條導(dǎo)軌其中一條時(shí)，便會推動槓桿，把銅丸釋放出來。
張衡製造的地動儀是世界上最早的一臺測報(bào)地震的儀器，比古代波斯(今伊朗)類似的儀器早約1100年出現(xiàn)。歐洲直到1880年才製造出地震儀。
中國古觀象臺是世界上使用時(shí)間最久的天象觀測臺，自1442年開始至二十世紀(jì)初一共使用了接近五個(gè)世紀(jì)。
古觀象臺的重要?dú)v史之中，第一項(xiàng)是中西科學(xué)文化之爭。
我們今天知道中國清朝的康熙皇帝是熱愛科學(xué)的。亦基於他對科學(xué)的熱愛加上清朝剛剛建立不久，沒有甚麼歷史包袱，當(dāng)時(shí)只有十多歲的康熙可以依科學(xué)的態(tài)度來處理這場中西方科學(xué)文化之爭。亦是因?yàn)闆]有甚麼歷史枷鎖，康熙可以以持平的態(tài)度選取外地來的賢能而重用。這或可說明為何清初可以走上百多年興盛之路。
古觀象臺的儀器不單具有重要的科學(xué)價(jià)值，整套儀器的藝術(shù)造型精巧，有人評更為中國古代銅鑄藝術(shù)的高峰。不過，亦是因?yàn)樗鼈兊脑煨蛢?yōu)美，令它們見證了中國近代史上恥辱的一頁。
清末時(shí)期的1900年，八國聯(lián)軍攻入北京，古觀象臺上的儀器亦成為略奪目標(biāo)之一。
由於八國聯(lián)軍中的德國軍隊(duì)最先攻入古觀象臺，他們便希望將古觀象臺的所有儀器據(jù)為己有。不過，法國認(rèn)為這些儀器在制作過程中曾得到過法國傳教士的且力為借口，要求瓜分「戰(zhàn)利品」。最後，法國將黃道經(jīng)緯儀、地平經(jīng)緯儀、赤道經(jīng)緯儀、象限儀和簡儀搬往北京的法國領(lǐng)事館之內(nèi)，德國更將所分到的儀器運(yùn)往德國，擺放在波茨坦的皇家花園之內(nèi)，一放便是二十年。
法國所奪取的儀器在1902年便已歸還清政府，而德國所運(yùn)走的儀器直至第一次世界大戰(zhàn)之後才於1920年的談判後歸還中國。
隨著現(xiàn)代天文學(xué)新的觀測技術(shù)與儀器的出現(xiàn)，古觀象臺與它的儀器在1930年完成了它們的科學(xué)使命。當(dāng)中的渾儀和簡儀運(yùn)往了南京紫金山天文臺，其餘的八大儀器仍然放在古觀象臺上。
在八國聯(lián)軍攻入北京一百年之後，古觀象臺的部分儀器再次離開北京。不過這次離開的原因與上一次相反，古觀象臺的儀器成為世界文化交流的大使，走向不同地方的舞臺，讓世界了解及認(rèn)識中國古代的歷史、科學(xué)與藝術(shù)上的成就。
