地動(dòng)儀，是漢代科學(xué)家張衡的傳世杰作。它有八個(gè)方位八條口含珠子的龍，在每條龍的下方都有一只蟾蜍與其對(duì)應(yīng)。任何一方向有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中。這比起西方用儀器記錄地震的歷史早了1000多年。

 世界上第一架測定地震及其方位的儀器——地動(dòng)儀，它的發(fā)明者便是中國古代著名的地理學(xué)家、天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、文學(xué)家、發(fā)明家張衡。

我們都知道張衡是東漢時(shí)候杰出的天文學(xué)家。他從小就愛想問題，對(duì)周圍的事物，總要尋根究底，弄個(gè)水落石出。
據(jù)說一個(gè)夏天的晚上，小張衡和爺爺、奶奶在院子里乘涼。他坐在一張竹床上，仰著頭，呆呆地看著天空中懸著的月亮，并不停地詢問爺爺，月亮的光是從何處而來，為什么每晚的月亮有時(shí)圓有時(shí)缺呢。然而，爺爺始終沒有給小張衡答復(fù)。
自然界的奧秘一直充盈著張衡的好奇心，他常常一個(gè)人關(guān)在書房里讀書、研究，還常常站在天文臺(tái)上觀察日月星辰。

于是，張衡把書本知識(shí)以及觀察到的材料，進(jìn)行綜合分析研究，并將研究的心得寫成了一本書，叫做《靈憲》。這本書全面闡述了天地的生成、宇宙的演化、天地的結(jié)構(gòu)、日月星辰的本質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)等諸多重大課題。
張衡根據(jù)《靈憲》的理論，開始設(shè)計(jì)、制造儀器了。

 

成功總是來之不易的。不知張衡熬過了多少個(gè)不眠之夜，研制出當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的天文儀器——渾天儀。渾天儀裝在一個(gè)傾斜的軸上，利用水力轉(zhuǎn)動(dòng)，它轉(zhuǎn)動(dòng)一周的速度恰好和地球自轉(zhuǎn)一周的速度相等。而且在張衡所造的渾天儀上，可以清晰地看到太空中的星象。

 

 

后來，張衡經(jīng)過努力鉆研，又發(fā)明創(chuàng)造了世界上第一架能預(yù)報(bào)地震的儀器——地動(dòng)儀。這個(gè)地動(dòng)儀，整體結(jié)構(gòu)是鋼鑄造的，形狀像個(gè)酒壇子，四周鑄著八條龍，每條龍口里含著一個(gè)小銅球。只要哪一條龍口中的銅球吐了出來，就預(yù)示著那個(gè)方向發(fā)生地震了。但是，張衡所研制的地動(dòng)儀無法記錄發(fā)震時(shí)刻，更無法記錄震級(jí)，只能預(yù)測地震發(fā)生的方位。
司南

 

 

司南，發(fā)明于戰(zhàn)國時(shí)期，古代辨別方向用的一種儀器。勺子是天然磁石制成，放在一個(gè)光滑的盤上，盤上刻著方位，利用磁鐵指南的作用，可以辨別方向，是現(xiàn)在所用指南針的始祖。司南由理論基礎(chǔ)到制造成功起碼要有5000多年歷史。
傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為司南是中國漢代甚至戰(zhàn)國時(shí)代華夏勞動(dòng)人民發(fā)明的一種最早的指示南北方向的指南器，還不是指南針。據(jù)《 古礦錄》記載最早出現(xiàn)于戰(zhàn)國時(shí)期的河北 磁山（今河北省邯鄲市磁山一帶）一帶。司南的發(fā)明是我國古代勞動(dòng)人民在長期的實(shí)踐中對(duì)物體磁性認(rèn)識(shí)的結(jié)果。由于生產(chǎn)勞動(dòng)，人們接觸了磁鐵礦，開始了對(duì)磁性質(zhì)的了解。人們首先發(fā)現(xiàn)了磁石吸引鐵的性質(zhì)，后來又發(fā)現(xiàn)了磁石的指向性。經(jīng)過多方面的實(shí)驗(yàn)和研究，終于發(fā)明了實(shí)用的指南針。最早的指南針是用天然磁體做成的，這說明古代華夏勞動(dòng)人民很早就發(fā)現(xiàn)了天然磁鐵及其吸鐵性。據(jù)古書記載，遠(yuǎn)在春秋戰(zhàn)國時(shí)期，由于正處在奴隸制社會(huì)向封建社會(huì)過渡的大變革時(shí)期，生產(chǎn)力有了很大的發(fā)展，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更是興盛發(fā)達(dá)，因而促使了采礦業(yè)、冶煉業(yè)的發(fā)展。在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們從鐵礦石中認(rèn)識(shí)了磁石。 最早的指南針是司南。
日晷
日晷，又稱日規(guī)，是我國古代利用日影測得時(shí)刻的一種計(jì)時(shí)儀器。當(dāng)太陽光照在日晷上時(shí)，晷針的影子就會(huì)投向晷面，太陽由東向西移動(dòng)，投向晷面的晷針影子也慢慢地由西向東移動(dòng)。于是，移動(dòng)著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針。
日晷工作原理：
在一天中，被太陽照射到的物體投下的影子在不斷地改變著：
第一是影子的長短在改變。早晨的影子最長，隨著時(shí)間的推移，影子逐漸變短，一過中午它又重新變長；
第二是影子的方向在改變。在北回歸線以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在東方。從原理上來說，根據(jù)影子的長度或方向都可以計(jì)時(shí)，但根據(jù)影子的方向來計(jì)時(shí)更方便一些。故通常都是以影子的方位計(jì)時(shí)。 隨著時(shí)間的推移，晷針上的影子慢慢地由西向東移動(dòng)。移動(dòng)著的晷針影子好像是現(xiàn)代鐘表的指針，晷面則是鐘表的表面，以此來顯示時(shí)刻。
早晨，影子投向盤面西端的卯時(shí)附近；當(dāng)太陽達(dá)正南最高位置（上中天）時(shí)，針影位于正北（下）方，指示著當(dāng)?shù)氐奈鐣r(shí)正時(shí)刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個(gè)時(shí)辰。
渾天儀

 

 

渾天儀，是我國古代的一種天文觀測儀器。最外面的那個(gè)圓環(huán)叫做子午環(huán)，中間圓環(huán)叫做赤道環(huán)，最里面的圓環(huán)叫做赤經(jīng)環(huán)，赤經(jīng)環(huán)與金屬軸相交于兩點(diǎn)，一點(diǎn)指向北天極，另一點(diǎn)指向南天極。根據(jù)赤道環(huán)和赤經(jīng)環(huán)上的刻度來確定星體在天空中的位置。
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、恒穩(wěn)圈、恒顯圈等，類似天球儀。
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。
圭表

 

 

圭表，是一種測天儀器，它由垂直的表和水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至日所在，并進(jìn)而確定回歸年長度，此外，通過觀測表影的變化可確定方向和節(jié)氣。
很早以前，人們發(fā)現(xiàn)房屋、樹木等物在太陽光照射下會(huì)投出影子，這些影子的變化有一定的規(guī)律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時(shí)辰。后來，發(fā)現(xiàn)正午時(shí)的表影總是投向正北方向，就把石板制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時(shí)表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。
　　經(jīng)過長期觀測，古人不僅了解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內(nèi)夏至日的正午，烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。于是，古人就以正午時(shí)的表影長度來確定節(jié)氣和一年的長度。譬如，連續(xù)兩次測得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數(shù)，就是一年的時(shí)間長度，難怪我國古人早就知道一年等于365天多的數(shù)值。
　　在現(xiàn)存的河南登封觀星臺(tái)上，40尺的高臺(tái)和128尺長的量天尺也是一個(gè)巨大的圭表。 儀征銅圭表
漏刻

 

漏刻，是古代的 一種計(jì)時(shí)工具，漏是指計(jì)時(shí)用的，刻是指劃分一天的時(shí)間單位，它通過漏壺的浮箭來漏刻，計(jì)量一晝夜的時(shí)刻。
最初，人們發(fā)現(xiàn)陶器中的水會(huì)從裂縫中一滴一滴地漏出來，于是專門制造出一種留有小孔的漏壺，把水注入漏壺內(nèi)，水便從壺孔中流出來，另外再用一個(gè)容器收集漏下來的水，在這個(gè)容器內(nèi)有一根刻有標(biāo)記的箭桿，相當(dāng)于現(xiàn)代鐘表上顯示時(shí)刻的鐘面，用一個(gè)竹片或木塊托著箭桿浮在水面上，容器蓋的中心開一個(gè)小孔，箭桿從蓋孔中穿出，這個(gè)容器叫做“箭壺”。隨著箭壺內(nèi)收集的水逐漸增多，木塊托著箭桿也慢慢地往上浮，古人從蓋孔處看箭桿上的標(biāo)記，就能知道具體的時(shí)刻。

　　后來古人發(fā)現(xiàn)漏壺內(nèi)的水多時(shí)，流水較快，水少時(shí)流水就慢，顯然會(huì)影響計(jì)量時(shí)間的精度。于是在漏壺上再加一只漏壺，水從下面漏壺流出去的同時(shí)，上面漏壺的水即源源不斷地補(bǔ)充給下面的漏壺，使下面漏壺內(nèi)的水均勻地流人箭壺，從而取得比較精確的時(shí)刻。
　　現(xiàn)存于北京故宮博物院的銅壺漏刻是公元1745年制造的，最上面漏壺的水從雕刻精致的龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個(gè)銅人仿佛報(bào)著箭桿，箭桿上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據(jù)銅人手握箭桿處的標(biāo)志來報(bào)告時(shí)間。
　　據(jù)梁代<<漏刻經(jīng)>>記載:“漏刻之作，蓋肇于軒轅之日，宣乎夏商之代”。這說明,早在公元前三、四千年的父系氏族公社時(shí)期，中華大地就已經(jīng)出現(xiàn)了漏刻。
簡儀
簡儀，是元朝天文學(xué)家郭守敬發(fā)明的用于測量天體位置的天文儀器。明清兩代欽天監(jiān)用于觀測，之后就留在北京古觀象臺(tái)，抗日戰(zhàn)爭前遷往南京，現(xiàn)陳列于紫金山天文臺(tái)。
簡儀的創(chuàng)制，是我國天文儀器制造史上的一大飛躍，是當(dāng)時(shí)世界上的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。歐洲直到三百多年之后的1598年才由 丹麥天文學(xué)家第谷發(fā)明與之類似的裝置。
郭守敬創(chuàng)制的簡儀，在清康熙五十四年（公元1715年）被傳教士紀(jì)理安當(dāng)作廢銅給熔化了?，F(xiàn)保存在南京 紫金山天文臺(tái)的簡儀是 明代正統(tǒng)二年到七年（公元1437-1422年）間的復(fù)制品。