浑天说是中国古代的一种重要宇宙理论,认为“浑天如鸡子,天体圆如蛋丸,地如鸡中黄”,天内充满了水,天靠气支撑着,地则浮在水面上。浑仪和浑象是反映浑天说的仪器,即是“物化”和“浑天说”。
观察天象是人类自古以来就有的传统。要准确观察天象,就要借助一些工具,就像现在探索太空需要天文望远镜,探索病菌需要显微镜一样,工具在人类科学探索的征程中也有特殊的意义。在自古至今的天文仪器中,有一种仪器的出现有划时代的意义,甚至在今天,它的应用原理依然被广泛使用,这就是赤道式浑天仪。
在古代,人们模仿肉眼所能看到的天球形状,把观察天象的仪器制成多个同心圆的大型金属环,并刻有一些精确度数,然后连接代表不同同心圆的金属环在相互交叉的两点,形成看起来像球状的东西。这就是“浑仪”,英文名“armillary spheres,意思为“手镯”。可以明显看出的是,浑仪有一个金属环代表赤道,有一个代表后来所称的子午线。
我国第一架浑象是公元前52年,由中国天文学家耿寿昌制作的。这架仪器的球面上还绘有表示赤道的大圆圈。到公元84年时,天文学家傅安和贾逵在他的基础上加了第二个金属环表示黄道。后来,东汉的天文学家张衡增加了表示子午线和地平线的两个环,并在球面上绘有太阳、月亮二十八星宿,从而可以很好地演示太阳、月亮及星星的东升西落现象。这就是真正意义上的浑天仪了。
公元132年,张衡又在前人的基础上,创制成了“水运浑天仪”,这也使得他的浑天说有了实践的依据。这架仪器由一个恒压水头驱动一个水轮,带动仪器缓行,从而很好地演示了日月星辰的运行。