清康熙十二年(1673)造。主要用以测定天体出没的时间和方位。它主要由一个直径六尺的空心铜球、地平圈、子午圈组成。球面上共布列一千八百七十多颗星，分为282个星宫。铜球的轴线方向即地球自转轴方向，北端指北天极，南端指南天极。用球体转动表示天球周日视运动，它转动一周就是一昼夜。距两极90度的大圆上刻有赤道圈，与赤道圈相交的大圆是黄道圈，黄赤交角是23度31分30秒。黄道分为十二宫，即：白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、天秤、天蝎、人马、摩羯、宝瓶、双鱼。每宫为30度。北黄极在黄道经线的北聚交点，南黄极在南聚交点。距球面5分，横越天球南北方向正立的环是子午圈，两面刻有去极度，每一度按对角线的比例分为60分，每分又可用游表分为四等份，最小读数可到50秒。在南北两天极位置上各安有轴瓦，咬合住极轴，使其便于运转。子午圈最高点是铜制火球，代表天顶。在北天极上装有直径二尺的时盘，固定在子午圈上。可转动的游表指针以北天极为轴安放在时盘上，用来指示日度，它也可随天球转，以指示时刻。在天球周围有一个与地平平行的大圆盘，是地平圈，宽8寸，水平槽环绕其上，高弧游表(指示地平坐标弧尺)在槽内可四周游动。地平圈上刻有地平经度，槽外沿圆周上刻有十二时刻(子、丑、寅等)，最外圈刻着32条方向线。四立柱托着地平圈，立于底座上，其高4.7尺，其下有三个螺栓用来调整水平。座的西面安有内装齿轮组的铜柜，在子午圈底部有一象限齿板，用轴和齿轮将两部分联接，可以根据不同地点的地理纬度来调整北极的地平高度(即极轴和地平圈的角距离)。天体仪的使用方法，据文献记载有六十多项，但许多功能后来被别的仪器和方法取代，所以后来主要用它来演示天体的周日视运动，换算球面坐标等。以下仅举几例来略作说明：①求某节气、某颗星于上中天时刻：首先要将天球面上所求节气转到上子午圈下面，再把时盘上的游表指针固定在子午方向，使其平行于子午圈 然后将所求的星按照它的运动方向转到上子午圈的正下方，最后指针所指的时盘刻度，即所求星上中天的时刻。②求某节气太阳出没的时刻和方位：先将天球面上此节气的宫度转到子午圆正下方的位置，再把时盘游表也定于子午位置，然后再将所给的节气宫度转到地平圈的东边缘上，此时时盘游表所指的时刻，就是所求节气的日出时刻。从地平圈上就可知它升起的方位。方法如前，把所给节气宫度转到地平圈的西边缘时，时盘游表所指时刻就是日没时刻，从地平圈上也可知道太阳没地平的方位。③求某时刻各星体在地平上的高度和方位角：先按所给的时刻，推算出太阳在黄道上的位置。然后把此位置转到子午圈正下方，再把时盘游表固定在子午位置上。随后把天球向东转动，使时盘游表指到所给的时刻。按此时刻推算出待求星在哪个宫度，用高度游表对准此星，从地平圈沿高弧游表向上数到待求星的度数，那就是此星地平高度。从地平圈南点数到游表位置的度数，即是此星方位角。此仪器有三百多年的历史。1900年八国联军入侵北京，该仪器被德国人劫往柏林波茨坦宫前陈列。1921年归还我国。现陈列在北京古观象台天体仪上至今仍残留着帝国主义侵略者留下的几个弹痕。因此它不仅是向我们普及天文知识的珍贵文物，而且也是对我们进行爱国主义教育不可多得的实际例证。

天体仪

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