中国科学技术馆之水运仪象台

作者：常雪

来源：《军事文摘·科学少年》2018年第11期

        在中国科技馆一层“华夏之光”展厅，有一件木制展项造型古朴、气势宏大，端坐在展厅，迎接着来往的观众。它顶端小房子，中间像地球仪，下层还装有100多个木制人偶。它究间是什么仪器？又有什么作用？让“华夏之光”告诉你答案。

        这台仪器，叫估水运仪象台。它建于比宋元祐年间，由北宋著名天文学家、机械制造家苏颂总管，由通晓天文和机械技术的官员韩公谦等人负责设计，并带领能工巧匠于公元1092年建成，距今已有900余年。它集计时、报时、天文观测和星象显示多种功能于一体。据记载，它的总高度将近12米，台底7米见方，堪称当时世界上最先进、技术综合程度最高的大型机械装置。由于它内部采用的“天衡”系统，起到了类似锚状擒纵器的作用，因此，著名科史专家李约瑟认为，水运仪象台“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

        水运仪象台的结构分为三层：顶层为浑仪，用于观测星空，上方的屋形面板既可以在平日遮风挡雨，又可以观测时揭开，作用于现代天文台的活动穹顶类似;中层为浑象，与星空保持同步运转，用来显示星空;底层为动力装置及计时、报时机构，通过齿轮传动系统与浑仪、浑象相连，使每层结构环环相扣，并与天体同步运行。

        水运仪象台正面的底层为塔形报时装置，最上一层有3个木人，中间着绿衣者每到一刻击鼓一声，右侧穿红衣者每到时初摇铃一次，左侧紫衣木人每到时正叩钟—下;第二层有24个司辰木人，手拿时辰牌，每逢时初、时正，按时在木阁门前出现;第三层共有96个司辰木人，用以报时刻;最下两层为夜间值更者，举牌显示更点，并敲击金钲告诉人们某个更点已至。整个报时装置巧妙地安装了160多个小木人和钟、鼓、铃、钲四种乐器，不仅可以显示时、刻，还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。

        水运仪象台并非简单地使用溪流等外界水源，而是通过精巧的机械设计，使水依次流进天池与平水壶中，对水流量进行限制，这样可以使平水壶中水面保持恒定，从而克服了自然水源水流不穩定的弊端。最终，由平水壶中流出的水进入机械传动装置，驱动水排进行高精度的回转运动，藉以计时。