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清乾隆“金嵌珍珠天球仪”的天文学考察

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清乾隆“金嵌珍珠天球仪”的天文学考察、

在北京故宫博物院珍宝馆的养性殿内,静静地摆放着一件清乾隆金嵌珍珠天球仪(图一)。长期以来,人们一直把它看作是一件金珠辉映、价值不菲的金器.是仅供皇帝赏玩的器物。但是,在天文学家的眼里,这件金碧辉煌的器物却是一件18世纪晚期中国天文仪器的实物代表,科学性极强。
  这件金嵌珍珠天球仪是故宫院藏保存至今的唯一一件金质天球仪。仪器通高83厘米,总重5201千克,金质天球外壳直径30.7厘米,由底座、支架、子午圈、地平圈、赤道圈和球体组成。天球从中腰分为互相嵌合的两个半球,两个半球的嵌合处就是天赤道。天球的两端中心为南北天极,两极贯以钢轴,轴固定在球外的子午圈上。镂刻的十二时辰圈,以北极轴端为中心,也固定在子午圈上。球外的子午圈,直径36.7厘米,珐琅质,一面篆书360度,即每隔10度用文字标出(图二)。架上平放的是金地平圈,与子午圈十字形嵌合,两端落在龙形支架的凹槽中。极轴与地平圈的相交角度是京师北极高度39度55分的倾斜度,赤道与黄道约以23度角相交,相交点为春分、秋分两个节气。
  天球表面以阴刻及珍珠镶嵌的方式布列星图。在球体的南天极附近,有三个刻有太极纹的金盖(图三),打开金盖,则可看到隐藏在里面的钥匙孔,可插入钥匙上发条。据研究发现,这件天球仪还同时可以奏乐和报时。钟的机芯就放置在金球壳内,有走时、奏乐、报时三组发条盒和塔轮、链条组成的动力源,上弦轴就贴近南极这三个圆洞,三组动力源各自带动齿轮传动。上弦后,球体转动,报时报刻,并逢报中午及子夜12时和晨昏6时之际开始奏乐,一天四次。所以,这架天球仪还同时是一件相当珍贵的天文钟。
  支架下面是天球仪的底座,座上立支架,呈九龙盘绕式,中间一条升龙做中心支柱,周围各缠绕八条姿态各异的升龙和降龙。龙身由金片錾刻而成,眼睛则以镶嵌的蓝宝石表示(图四);龙旁边的金质云形上则运用了“点翠”的特殊工艺,但有一些点翠已脱落。龙架下方凸起的是金色海水,正中心内有一珐琅质盘,内有一指南针(图五)。支架下底座为铜胎蓝地花卉纹掐丝珐琅托盘,底盘直径44厘米,盘上有东、南、西、北四字,以固定天球仪的摆放位置;托盘束腰,并有一圈不太明显的沟壑,是用来盛水以测定水平的;最下方为四个兽首形足,都有调节高低的螺丝,可以调整天球仪的水平位置。
  这件天球仪大约在1770年左右由清官造办处制作完成,距今已有二百五十余年。天球仪上阴刻星象节候,以珍珠镶嵌代表恒星。星象图内出现了三垣、二十八宿,三百多个星座,约1330颗星。仔细观察这件天球仪,笔者发现了一些特别有趣的现象。
  其一,天球表面布列有大小不一的珍珠,每颗珍珠都代表天上的恒星。恒星的亮度以珍珠的大小来表示,基本分六等,即在天球仪上的珍珠越大,它所表示的星就越亮;相反,珍珠越小,就表示当时看到的星星越暗。例如,织女、大角、天狼星、轩辕等亮星,都用最大的珍珠表示出来,这种方法和现代星图上表示星等的方法(用较大的圆斑)几乎如出一辙(图六),其星等的划分,也基本相似于我们现代的天文学观测。
  但是,也有的星星现在看来存在一些误差,例如大家熟知的牛郎星,即河鼓二,民间所说的“扁担星”,其两旁的两颗星本应比河鼓二暗,按正常表示方法应该用小一些的珍珠,但是却用了与河鼓二同样大小的珍珠(图七)。再有,北斗七星的亮度本来有着明显的不同,可是在天球仪上表示它们的珍珠却大小相等。以上这些星等上的误差可能是工匠的无意之举,或者是因为关于这些星星的传说较多而使工匠误认为就是亮星。
  而有些星等表示的误差可能就是有意为之了。比如,“五帝座一”的中心星为狮子座的β星,但在天球仪上,它用的珍珠明显比狮子座的α星,即轩辕十四还要大(图八);相似的情况还有“帝座”那颗星是武仙座α星,只有2-3等左右,而它用的珍珠却跟一等的大角星一样大。可能因为这是专供宫内的器物,设计者刻意把表示帝王的星加大了一些,以显示帝王的至高至尊。
  总的来说,天球仪在星等的制作上,虽然少数几颗星遵从了皇家的威严,但是大多数星等的划分制作,是按照当时的自然观察而来的,对考察二百多年前的星象有一定的科学参考价值。
  其二,在天球仪上突出表示了古代中国人对天区的划分,即中国古代的星座系统,三垣二十八宿。三垣为紫微垣、太微垣、天市垣。二十八宿从角宿开始,自西向东排列,与日、月视运动的方向相同,有东方七宿、北方七宿、西方七宿、南方七宿。以珍珠表示的星星,绝大部分用线连起来,成为一个星宿(图九)。星座连线的方法在中国古老的星图中早已出现,这样就可以使属于同一星宿的恒星一目了然,十分清楚,如女宿、危宿、奎宿、参宿等。
  其三,天球仪北半球标出的,几乎全是中国星座的名称,如轩辕、北斗等,而南半球的一些星座很多是在北半球的中国观测不到的,所以就更多地引用了西方传来的星座名称,比如“孔雀”(图十)、“蜜蜂”等。孔雀座的名称大约出现于17世纪初期,所以这个天球仪的设计是吸收了当时世界上较新的观测成果,具有相当的科学性。
  其四,天球仪上标注恒星的名字是有选择性的。对于绝大多数的恒星,天球仪上只标示出它们所在的星宿或星座的名字。全部二十八星宿(尾宿、心宿、房宿、氐宿、亢宿、角宿、轸宿、翼宿、张宿、星宿、柳宿、鬼宿、井宿、参宿、觜宿、毕宿、昴宿、胃宿、娄宿、奎宿、壁宿、室宿、危宿、虚宿、女宿、牛宿、斗宿、箕宿)的分布位置都标注出来,但其中井宿是以东井的名称出现的。此外,还标出了大部分星座的名字,如天钩、天津、天厨、天牢、天狗、天大将军等,这些是一组多星,只标注一个主体名字。但是,对于一些著名的星座,则将其包含的恒星名称全部标出,比如北斗,将其组成的七颗星,天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光,全都标了出来。
  其五,北斗中的“开阳”,本是双星,古人并不是把它当作双星来看,而是将开阳作为主星,另一颗星作为辅星来表示。这种现象早在山东嘉祥
本文由手机论文网http://m.lw54.com收集整理武氏墓祠出土的东汉画像石帝车星象图上就有表示,在那张图上一个小羽人手擎一颗辅星,飞翔于开阳星旁(图十一),以后历代的星图均以辅星放在开阳星旁,说明中国古人早就发现了开阳是双星的现象。但是,在这个天球仪上,却没有把那颗辅星标出来,可能是工匠的疏忽,或是故意简略掉了。 转载请注明来源。原文地址:http://m.lw54.com/20160729/6249857.html