张衡的“瑞轮冥荚"计时是怎样发明的？

张衡发明的地动仪的原理~

张衡不但是浑天论的完成者，而且还根据此种理论和实际天象观测知识，于公元117年在洛阳研制成功了观察天象的新型仪器——浑天仪。这是世界上第一台用水力推动的大型天文仪器。�
张衡观测天象的地方叫灵台，座落在洛阳平昌门南，灵台就是当时的天文台。这里的总管是灵台丞，属太史令管辖，上面有候气的、候风的、候日的、候星的等40多人，机构庞大，分工细密。张衡利用这一有利条件经过了无数次的观察、研究、测验，于公元116年（东汉安帝元初3年）首先制作出一个浑天仪的模型叫小浑。
从《浑天仪图注》记载可以看出小浑是一个较浑天仪小些的木质圆球，在圆球上先画出一大圆为赤道，再画一个与之成24度交角的大圆为黄道，在黄赤道上均分成365又1/4刻度，两者的起始都在冬至点。在赤道北极及其相冲处（即南极），各用针�一孔，作为圆球旋转轴的两端。取一长条竹篾，在其两头的中央各穿一孔，令这两孔之间的距离与圆球半个大圆弧的长度相等，将竹篾的两孔与南北两极相重合，竹篾则纵贯圆球，这时竹篾两孔间的连线必与圆球相切合，这是因为从北极到南极针孔中心间也正好等于182又5/8度，即半个大圆弧。沿中分线把竹篾削去一半，必须使中分线正好是竹篾两端孔中心的连线。从冬至点起，令竹篾的中分线沿赤道每隔一度移动一次，每一次均读出它与黄道相交的度值，就可以得知赤道每增一度时，黄道度或少或多于一度的数值。这多少之数即为黄赤道进退数。赤道度增率大于黄道度增率时，为多，为进数；；相反，为少，为退数。这是我国古代量度黄赤道进退数具体方法的最早、最详尽的记载。�
小的浑天仪模型制成后，作为试验，试验准确了，然后再用铜来铸成正式仪器。在张衡谨慎、细心操作下，耗费了许多心血，经过了一年多的努力，这个仪器终于制造成功了。因为这个仪器是根据浑天理论来制造的，所以张衡就把那个用竹蔑编成的模型叫做“小浑”，铜铸的就定名叫做“浑天仪”。张衡的浑天仪在好些地方和近代的假天仪相似，不过近代的假天仪当然比它精密得多。
张衡制造的浑天仪是依据浑天原理而制成。其形状是个球形的东西，相当于现在的天球仪。浑天仪分做内外几层，每层都可以转动，中间有个铁轴贯穿球心，轴的方向就是地球自转的方向，轴和球体的接触有两个交点，即天球上的北极和南极。球的一半隐没在地平圈的下面，另一半显露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，球面上还有黄道圈和赤道圈，二者成24度夹角，分列有二十四节气。从冬至点起（古代以冬至作为一年的开始），把圆分成3651/4度，每度又细分成四个小格。球体外面有两个圆圈，一个是地平圈，一个是子午圈，外圈圆周长为一丈四尺六寸一分。天轴支架在子午圈上，和地平斜交成36度，就是说北极高出地平36度。这是洛阳地区的北极仰角，也是洛阳地区的地理纬度。这架仪器的构造，几乎囊括了当时所有先进的天文学知识。�
为了使浑天仪能够按照时刻自己转动，张衡又设计了一组滴漏壶。滴漏壶是古代测知时刻的仪器，它用一个特制盛水的器皿，下面开个小孔，水一滴一滴流到刻有时刻记号的壶里，人们只要看到壶里水的深浅，就可以知道是什么时刻。当时没有发明钟表，我们的祖先就用它来测定时刻。张衡运用这个原理，设计了一组滴漏，巧妙地应用两个壶和浑天仪配合起来，利用壶中滴出来的水的力量来推动齿轮，齿轮再带动浑天仪运转，通过恰当地选择齿轮个数，巧妙地使浑天仪一昼夜转动一周，把天象变化形象地演示出来，人们就可以从浑天仪上面观察到日月星辰运行的现象。�
张衡制成青铜浑天仪后，把它安装在一间密室里，用流水的力量使它转动。然后，让一个管理人关闭在室内，高声向站在观象台上的观察者报告说：浑仪上哪一颗星正在升起，哪一颗星正在达到天顶，哪一颗正在落下去。一切都准确地同天象相符。
在浑天仪和滴漏壶之外，张衡还创造了一种机械日历，叫做“瑞轮冥荚”。《晋书·天文志》记载：“至顺帝时张衡又制浑象……，以漏水转之于殿上室内。星中出没，与天相应。因其关戾，又转瑞轮冥荚于阶下，隋月虚盈，依历开落。”冥 荚是传说中的一种树，每天生一个荚，生到第15个以后，又每天掉一个荚，掉完以后再重新生长。受此启发，张衡创造了瑞轮冥荚，其内装有机关，在一个立轴上装上十五个具有凸轮作用的拨板，使它们依次分别作用十五个冥荚，各按着应有的时刻升起和降落。然后把瑞轮冥荚放在浑天仪殿房外面阶台旁边。接联到滴漏壶上去，也是利用漏水转动和浑天仪联动。它从每月初一起，每天转出一片木叶，到15日共转出15片，然后每天再转入一片，依次减少，到月落为止。因为阴历是和月亮的运行配合的，所以这种仪器不仅可以表示出日期，它还可以表示出月亮圆缺的增减情形，也就是按照阴历中的朔日、上弦、望日、下弦、晦日等顺序，一次又一次地循环旋转开合着，使人们从瑞轮冥荚上可获得类似活动日历的效用。
总之，张衡的《灵宪》和浑天仪都是我国古代天文学方面极其重要的科学成就。它一方面总结了古代天文学的珍贵成果和丰富经验，另一方面刻意创新表示了运用科学仪器的卓越典范。尤其是浑天仪，这种精密的科学仪器提供了极其优秀的观察天象的方法，对以后天文学的研究产生了很大的启发和借鉴作用。
参考资料：www.nanyang.gov.cn

我国古代的分段计时之制，是古老的沿用历史最悠久的古代计时法，是于日月运行以及人类的生活习俗和生产活动规律的划分时段的计时法。
秦汉之际流行16时制，各时段基本恒定，而两汉更从16时制细分出前后不同的小时间单位，计时精细到分级。这些均说明了分段计时制在我国古代历史沿用中，是有着调整充实、变革更新而使之适应时代发展的积极机制的。
据传说，冥荚是一种奇妙的植物，它每天长一片叶子，至月半共长15片叶子，以后每天掉一片叶子，至月底正好掉完。
东汉时期杰出的科学家张衡，就是受到冥荚准时落叶的启示，发明了“瑞轮冥荚”这一巧妙仪器。“瑞轮冥荚”是张衡水运浑象上的机械日历。
张衡依照冥荚落叶现象进行构思，用机械的方法使得在一个杠杆上每天转出一片叶子来，月半之后每天再落下一片叶子来，这样不仅可以知道月相，还有计时的功能。
张衡创制的“瑞轮冥荚”的计时功能，只是我国古代计时历史长河中的一朵浪花。我国计时历史源远流长，在此过程中有许许多多的发明创建，秦汉之际的16时分段计时制度就是其中之一。
分段计时之制，早期主要基于太阳的周日视运动与地面上的投影变化，有其不稳定性的因素。殷商时期不均匀的分段计时制度，即是那一时代的产物。
分段计时之制起自何时不详。早在大汶口文化时期的陶文上，已有“旦”、“炅”两字，似乎与计时相关。至殷代逐步形了一套不均匀的分段计时制度，殷武丁时，一天分为13时段，白天9段，夜间4段；后来又将一天分为16时段，白天9段，夜间7段。
殷代晚期，形成了一天分为16时段，这是分段计时制的基本格局，但各时段之间尚未达到等间距。至春秋战国时期，已进入比较均匀的分段计时的阶段。
秦汉时期，是我国古代分段计时之制的鼎盛期，形式为16时制，计时精密，时间恒定，间距均匀，无论内地还是边陲地区，时称基本一致，沿用年代也较长。
秦代时期通行16时制。在甘肃天水放马滩出土的秦简甲种《日书》有具体时称记载，其中有“日昳”及“夜中”两个时段前后的计时比较细化，而“平旦”至“日中”的上午计时几与云梦秦简16分段计时制的相关时称一致，显示了当时计时的地区性差异。
在秦代通行16时制的同时，还有少数历法家，或以12辰计时，或以14辰计时等。
比如以12辰计时，西汉时期马王堆帛书隶书本《阴阳五行》中，有平旦、日出、食时、莫食、东中、西中、日失、下失、下A、舂日、日入、定昏12个时称。
再如以14辰计时，司马迁《史记》中有关西汉初期的计时材料，经过专家的整理，有乘明、旦、日出、蚤食、食时、日中、日昳、晡时、下A、日入、昏、暮食、夜半、鸡鸣14个时称。
马王堆《阴阳五行》缺夜间的计时，《史记》的时称也不完全。但这两种材料与秦简的计时材料基本相合，可以互相补充和校正。
由秦简、马王堆《阴阳五行》、《史记》3种计时材料看，秦汉时期的分段计时制的时称使用情况是比较随便的，一个时段可能会有几种称法，当时虽然普遍实行16时制，但时称未必完全统一化。
专家根据上述3种材料，归纳出来秦汉时期16时制的时称：清旦、日出、食时、莫食、东中、日中、西中、日昳、A时、下市、舂日、日入、黄昏、人定、夜半、鸡鸣这16时。清旦，即清晨，天亮到太阳刚出来不久的一段时间。春秋之际通常指早上5至6时这段时间。日出，日面刚从地平线出现的一刹那，而非整个日面离开地平线。食时，正食的时候，大约8时前后，古人认为这是吃早饭时间。也就是日出至午前的一段时间。莫食，相当于巳时，就是9时至11时。东中，大致相当于11时稍后的短暂时间。日中，日正中天，相当于白天12时前后。这时候太阳最猛烈，这时阳气达到极限，随之阴气将会产生。西中，大致相当于13时稍后的短暂时间。日昳，太阳偏西为日跌。相当于“西中”稍后的短暂时间。A时，接近傍晚，在16时前后。下市，大致相当于17时稍后的短暂时间。舂日，相当于“下市”稍后的短暂时间。日入，约指申时和酉时。黄昏，指日落以后到天还没有完全黑的这段时间。
人定，相当于21时至23时。
夜半，相当于夜里0时前后。
鸡鸣，天明之前的一段时间。
需要指出的是，对于时段往往有不同的称谓，对于同一时段名，所指时辰也有不同看法。
秦汉时期的16时其确切时间不是很清楚，这是因为当时的科技条件和人们的认识水平所致。这也反映出了我国古代计时发展在初级阶段的实际情况。事实上，除了秦汉之际计时主要通行的16时制外，还有两汉时期其他的一些分段计时之制，也是我国古代分段计时发展所经历的一个阶段。
两汉时期的分段计时材料，则见诸刘安《淮南子•天文训》、《汉书》，以及唐代太仆令王冰所编《重广补注黄帝内经素问》以及居延汉简等。
《淮南子•天文训》根据太阳的出入将一天分作15时，为晨明、朏明、旦明、蚤食、晏食、隅中、正中、小还、A时、大还、高舂、下舂、县车、黄昏、定昏。此15时疏于夜间的计时。其实，《淮南子》的15时，也是本之于16时制。
《汉书》中的计时材料，据专家整理，有晨时、旦明、日出、蚤食、日食时、日中、A时、下A、昏、夜过半、鸡鸣11个时称。可见这个材料不完全。
《重广补注黄帝内经素问》保存有西汉分段计时制的材料，有大晨、平旦、日出、早食、晏食、日中、日昳、下A、日入、黄昏、晏A、人定、合夜、夜半、夜半后、鸡鸣等时称，为16时制。
居延汉简为西汉时期武帝太初年间至东汉时期明帝永元年间之物，前后延续时间约200年，有关的计时材料。经过专家整理，共得晨时、平旦、日出、蚤食、食时、东中、日中、西中、A时、下A、日入、昏时、夜食、人定、夜少半、夜半、夜大半、鸡鸣18个时称，因此有人认为汉代官方可能实行18时制。
上述材料所说的15时、11时乃至18时，相比之下都没有16时精密。由此可见，秦汉时期16时制这一时间分法，是我国古代分段计时制度成熟的标志。
总之，我国古代的分段计时制度，是在实践中逐步完善起来的。
随着社会的发展和科技知识的进步，人们对于时间精度的要求越来越高，对原有的计时方法不断做出修正，淘汰其不合理或不适应实际生活习尚的部分，或改进计时的形式，或增加新的内容，此而使分段计时更加合理。

据传说，冥荚是一种奇妙的植物，它每天长一片叶子，至月半共长15片叶子，以后每天掉一片叶子，至月底正好掉完。

东汉时期杰出的科学家张衡，就是受到冥荚准时落叶的启示，发明了"瑞轮冥荚"这一巧妙仪器。"瑞轮冥荚"是张衡水运浑象上的机械日历。

张衡依照冥荚落叶现象进行构思，用机械的方法使得在一个杠杆上每天转出一片叶子来，月半之后每天再落下一片叶子来，这样不仅可以知道月相，还有计时的功能。

张衡创制的”瑞轮冥荚"的计时功能，只是我国古代计时历史长河中的一朵浪花。我国计时历史源远流长，在此过程中有许许多多的发明创建，秦汉之际的16时分段计时制度就是其中之一。

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积石山保安族东乡族撒拉族自治县19676574770： 张衡是利用什么原理发明出地动仪的 - ？
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积石山保安族东乡族撒拉族自治县19676574770： 什么是南北星斗仪和瑞轮蓂荚仪,都是干什么用的啊? - ？
冷古乌鸡： 天文初学者用啊..瑞轮蓂荚仪是预测月亮的盈亏圆缺的.南北星斗仪认星.