[博物馆计量文物鉴赏-21] 简仪：郭守敬的滚柱轴承先河

文物信息

文物名称：简仪
馆藏博物馆：紫金山天文台（南京），现存为明正统二年（1437年）仿制品
年代：元代至元十三年（1276年）郭守敬创制，现存为明代仿制
材质/尺寸：青铜铸造，高约2.5米

计量功能

简仪是元代天文学家郭守敬（1231-1316）对传统浑仪进行简化改革后创制的天文观测仪器。它将浑仪上交织重叠的多重环圈分解为独立的赤道经纬仪和地平经纬仪两部分，大大简化了观测操作。

简仪的百刻环（赤纬环）与赤道环之间设有四个圆柱形铜轴，使环圈转动时以滚动代替滑动。这是世界最早的滚柱轴承应用，比欧洲达芬奇提出的滚柱轴承概念早了约150年。

简仪的最小刻度可达1/36度（即10角分），在望远镜发明前是裸眼天文观测精度最高的仪器之一。

历史背景

郭守敬受元世祖忽必烈命编制《授时历》，于1276年开始天文观测。他发现传统浑仪环圈重叠、妨碍视线，遂创制简仪。郭守敬利用简仪进行了大量精确观测，测定的回归年长度为365.2425日，与现行公历（格里高利历）完全一致，但比格里高利历早了300年。

计量学意义

滚柱轴承：世界最早的滚柱轴承应用，将滑动摩擦变为滚动摩擦，大幅提高旋转精度
分度精度：1/36度的最小刻度，在裸眼时代代表了天文角测量的最高精度
结构革命：将浑仪的多重环圈分解为独立单元，简化了观测操作，影响了后世欧洲仪器的分体设计