儀象是人們習憤的叫法,實際上應該稱作儀和象,因為“儀”是指測量天體位置的天文儀器,而“象”是指表演天體㈣動的儀器。我國古代使用的天體測量儀器,主要有渾儀;而表演天動的儀器,主要是渾象。
渾儀
渾儀是以渾天說為理論基礎製造的測量天體的儀器。我國渾儀的發明大約是在公元前4世紀至公元前1世紀之間(即戰國中期至秦漢時代)。由於我國古代天文學家測量天體的位置,是用人宿度和去極度表示,所以,比較原始的渾儀可能是由兩個環圈組成。一個是固定不動的赤道環,它的平麵平行於赤道麵,環麵上刻有周天度數365.25度。一個是赤經環,也叫四遊環,它能夠繞著極軸旋轉。在四遊環上附設有觀測用的窺管(又叫望筒),窺管可以繞著四遊環的中心旋轉。
利用赤道坐標係統量度恒星的位置是很方便的,因為所有恒星每天的東升西落(天文學上叫做天體的周日視運動)都是平行於赤道麵的。但是,由於太陽在恒星背景上的視運動軌道——黃道,和赤道有個23度多的夾角,所以,用赤道坐標係統量度太陽的位置就很不方便了。為了便於測量太陽的位置,東漢中朝的傅安和賈逵改進了渾儀,了黃道環,於永元十五年(公元103年)製造了名為“太史黃道銅儀”的渾儀。到了東漢張衡的時代,渾儀上又增設了地平環和子午環。到這時,渾儀可算是較為完備了。後魏時期的斛蘭等人,在其所鑄的鐵渾儀底座上設置了十字水趺,可以注水調整儀器的水平,這是渾儀製造史上的又一個進步,據史書記載,斛蘭等人設計製造的鐵渾儀使用了200多年。
唐初,由於生產力的進一步發展,推動了科學技術和工藝的發展,因而唐太宗貞觀初年(公元630年前後),天文學家李淳風在前人的基礎上製造了一架更為完善、更為精密的渾天黃道儀。整個儀器分為內、中、外三層。外麵一層固定不動,叫六合儀,包括地平圈、子午圈和赤道圈。裏麵能夠旋轉的四遊環連同窺管,叫做四遊儀。中間一層叫三辰儀,是李淳風新加的,由3個相交的圓環一一黃道環、白道環和赤道環構成。中國古代將日、月、星叫做三辰,所以新增設的這一層起名為三辰儀。三辰儀可以繞著極軸在六合儀裏麵旋轉,觀測用的四遊儀又可以在三辰儀裏麵旋持。現在陳列在南京紫金山天文台的明正統四年(公元1439年)複製的渾儀,基本上就是這種結構。所不同的是取消了三辰儀中的白道環,而加上了二分環和二至環(通過春、秋分兩點和冬、夏至兩點的赤經圈)。白道環是宋代沈括取消的。二分環和二至環是宋代蘇頌製造水運儀象台時加上的。
取消白道環是渾儀發展史上的一個轉折點。隨著天文學的發展:觀測項目越來越多,於是儀器的結構也隨之愈加複雜,環圈越來越多。這樣就產生了環圔相互交錯、遮掩很大天區的缺點。為了克服這種缺點,沈括以敢於革新的精神,對舊渾儀作了改革,如取消白道環代之以用計算的方法確定月亮的位置,改變渾儀中黃道環、赤道環的位置,使它們不遮擋視線,等等。沈括的工作,為儀器的發展開辟了新的途徑,而後,到了元代就出現了渾儀革新和發展的產物——簡儀。
簡儀
元代天文學家郭守敬於至元十三年(公元1276年)創製的簡儀,從渾儀的複雜的環圈中解放出來,不但取消了白道環,還取消了黃道環,並且分解為互相獨立的赤道裝置和地平裝置,每個裝置結構都十分簡單,除了北天極附近以外,整個天空可一覽無餘。
赤道經諱儀(即赤道裝置)隻保留了渾儀中的四遊、赤道、百刻3個環,而且把赤道環和百刻環移到了四遊環的南端。