簡儀之歷史沿革與結構分析

元代郭守敬於至元十三年對傳統的渾儀環圈相互遮擋的缺失進行革命性改革,將渾儀簡化成「簡儀」,所以在結構上「簡儀」比渾儀要精簡許多。

他取消了渾儀中的白、黃道環,並且分解為二個互相獨立、結構簡單的赤道裝置和地平裝置,將窺管改成窺衡,另增加立運環而創構成「簡儀」。
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簡儀的赤道裝置是:
北高南低的二支架托著正南北方向的極軸,圍繞著極軸旋轉的是四游雙環,四游雙環二面刻著周天度數(365.25古度),中間夾著可以繞四游環中心遊轉的窺衡。窺衡二端安有十字絲,這是後世望遠鏡中十字絲的始祖,大大提高了觀測的準確度。

為了校正儀器的極軸,簡儀上安裝了一「候極儀」,其由定極環和一塊銅板組成。銅板和定極環小孔連線與儀器轉動軸線平行。校正時就從銅板孔觀測北極星周日視運動軌跡中心在定極環內的中心位置。

為了校正儀器安裝的方向,簡儀的底座上安裝了「正方案」。「正方案」除了能夠在裝置簡儀的時候用來校正簡儀的方位外,平日也能如同圭表般測日影。

簡儀的地平裝置是「立運環」,它包括一固定的地平環和一直立可旋轉的「立運環」。這立運儀在中國儀器史上尚屬首創,其可同時測量天體的地平方位及地平高度;其結構與近代測量上實用的經緯儀、航空導航羅盤同類型。