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渾天儀是渾象和渾儀的總稱。

渾象的構(gòu)造是一個(gè)大圓球上刻畫或鑲嵌星宿、赤道、黃道、恒隱圈、恒顯圈等，類似天球儀。[1]

渾儀是一觀測儀器，內(nèi)有窺管，亦稱望管，用以測定昏、旦和夜半中星以及天體的赤道坐標(biāo)，也能測定天體的黃道經(jīng)度和地平坐標(biāo)。渾儀由早期四游儀和赤道環(huán)組成。從漢代到北宋渾儀增加了黃道環(huán)、地平環(huán)、子午環(huán)、六合儀、白道環(huán)、內(nèi)赤道環(huán)、赤經(jīng)環(huán)等。北宋的沈括取消白道環(huán)、改變一些環(huán)的位置。元代郭守敬取消了黃道環(huán)，并把原有的渾儀分為兩個(gè)獨(dú)立的儀器：簡儀和立運(yùn)儀。

中國天文學(xué)發(fā)展的歷史是悠久的。到漢代已有蓋天、宣夜和渾天等學(xué)派。蓋天說認(rèn)為，天如蓋，蓋心是北極，天蓋左旋，日月星辰右轉(zhuǎn)。宣夜說認(rèn)為天無定形，日月星辰“自然浮生虛空之中”，并不附著于“天體”之上。渾天說認(rèn)為天如蛋殼，地如蛋黃，天地乘氣而立，載水而行。

宣夜說后來不幸失傳了，蓋天、渾天兩說并行，競相爭鳴，比較科學(xué)的渾天說漸占上風(fēng)。同時(shí)，觀測天象的儀器也不斷出現(xiàn)，如武帝時(shí)洛下閎制造了渾天儀，宣帝時(shí)耿壽昌又造了渾天儀，和帝時(shí)崔瑗的老師賈逵更制造了黃道銅儀。[1]

張衡繼承和發(fā)展了前人的成果。任太史令后，他更加勤奮地“研核陰陽”，終于“妙盡璇璣之正”。元初四年（公元117年），一件成就的銅鑄渾天儀，被張衡造了出來。渾天儀主體是幾層均可運(yùn)轉(zhuǎn)的圓圈，外層周長一丈四尺六寸。各層分別刻著內(nèi)、外規(guī)，南、北極、黃、赤道，二十四節(jié)氣，二十八列宿，還有“中”、“外”星辰和日、月、五緯等等天象。儀上附著兩個(gè)漏壺，壺底有孔，滴水推動(dòng)圓圈，圓圈按著刻度慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)。于是乎各種天文現(xiàn)象便赫然展現(xiàn)在人們眼前。這件儀器被安放在靈臺大殿的密室之中。夜里，室內(nèi)人員把某時(shí)某刻出現(xiàn)的天象及時(shí)報(bào)告給靈臺上的觀天人員，結(jié)果是儀器上、天上所現(xiàn)完全相符。

銅儀的兩側(cè)附有玉虬（龍）各一，吐水入壺，左為夜，右為晝。壺上分別立著金銅仙人和胥徒，“皆以左手抱箭，右手指刻，以別天時(shí)早晚”。更有妙者：臺階下還有內(nèi)裝機(jī)關(guān)與兩壺相聯(lián)的瑞輪、莢，靠著滴水的推動(dòng)，依照月亮出入圓缺的變化，不停地旋轉(zhuǎn)開合，表示著朔、望、弦、晦等日期，有如活動(dòng)日歷一般，可見這件渾天儀及其附器，與近世的假天儀有許多相似之處。在此儀誕生的前一年，張衡先用竹篾制成一個(gè)模型，名曰“小渾”，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)和校正，然后才鑄作大儀。渾天儀是張衡血汗的結(jié)晶。他接著寫了《渾天儀圖注》和《漏水轉(zhuǎn)渾天儀注》兩本說明書，又撰成《靈憲》一部，繪制《靈憲圖》一份