六、赤道仪

我们接下来论述望远镜用于下述目的的装置方法。这种用途在于希望仪器能容易地瞄向某个天体目标，使这个目标在视野中保持一段短时间，以便进行观察或测微。这通过如此装置的望远镜来实现，即使之能绕一根与镜长垂直的轴转动，而这根装着这望远镜的轴又可绕第二根轴转动，第二根轴与第一根轴垂直。望远镜有了这样的自由度，就能指向天球上任何一点（实际上还要除去其运动受部分支承结构阻碍的地方，这是早期各种型式装置中常常出现的现象）。这一般说明包括种种特殊情形，这里我们主要关心其中一种，即望远镜在与赤道垂直的平面上绕一根位于赤道的轴转动，这根轴又绕第二根与地球周日自转轴平行的轴转动。望远镜藉之定位的分度圆上的读数在这里就表示被测星的赤纬和时角。

十七世纪天文学已有这种赤道形式装置的先例。克里斯托弗·沙伊纳在他的《奥尔西尼的玫瑰花》（Rosa Ursina，1630，p.347ff.）中就描述过这样一种装置（他认为这是克里斯托弗·格林贝格尔的发明）。一架用来把太阳的像映射在一个屏上的望远镜绕一根极轴转动，并可在一条分度弧上自由移动赤纬47°，以便能在整个太阳赤纬的周年循环中始终跟踪它。此外，罗伯特·胡克在他的《天文机器主要部件的诘难》（Animadversions on the First Part of the Machina Coelestis）（伦敦，1674年，p.67ff.；转载于Gunther，Early Science in Oxford，Vol.Ⅷ）中不但描述了象限仪的赤道装置，而且描述了他自己发明的一种装置，“借助它，一旦象限仪调整好，并瞄准目标，就可以在观测者所要求的任何长时间内保持这种状态，而根本无需观测者操劳。”弗拉姆斯提德在格林威治的赤道装置六分仪可能就是受胡克思想影响而制造的。十七世纪末年，勒麦在哥本哈根圆塔的天文台就可能有过一架配有分度圆和读数显微镜的赤道装置望远镜（P.Horrebow：Basis Astronomiae，Havniae，1735，Ch.VI）。卡西尼家族也使用过这种赤道装置（Mém.de l’Acad.Roy.des Sciences，1721）。

十八世纪的赤道仪大都是便携式的仪器。詹姆斯·肖特在《哲学学报》（1749，p.241）中描述过一架用于反射望远镜的这种装置。首先用装在刻度圆AA上的两个气泡水准器和四个螺钉B、B、B、B，把刻度圆调节到水平位置。然后，旋动螺钉C，使圆DD处于子午面；旋动螺钉E，使圆FF处于赤道面。在把望远镜定位于瞄准一颗给定恒星时，旋动螺钉G，使圆HH和望远镜本身（一种格雷戈里式反射望远镜）处于由FF所指示的这颗星的时圈平面；然后，通过调节螺钉K使HH转动，直到它位于这颗星的赤纬，至此便完成了全部定位操作。在圆AA之下可以看到一根磁针；它可用来给望远镜粗略定向，也可用来测量磁偏角。后来爱德华·奈恩描述过一种与肖特仪器相似但更为稳定的仪器（Phil.Trans. ，1771，p.107）。（参见图59、60。）

拉朗德在其《天文学》中描述过一种当时型式的赤道仪（1771ed. ，Vol.Ⅱ；见图61）。仪器的轴CY由一个木支架支持，后者借助一对相互垂直的气泡水准器和三颗水准螺钉而保持水平位置。底座的BKN部分处于子午圈上，轴CY与之成等于纬度的倾角。这根轴在一个位于Y处的黄铜轴环中转动时有轻度摩擦；轴的下端C装在一个半球形轴承中，顶端在Y之上成两个颚，两个颚合抱一个金属半圆VZ。这轴绕一根通过其中心S的销轴转动，并可在需要时夹固在一定位置上。在半圆的直径上用螺钉固定着一个带槽的木支架，以接装望远镜。半圆带分度弧，一个游标使望远镜的赤纬定位读数可读到5秒。有些仪器上装有缓动螺杆I。望远镜的时角定位由装于轴的一根指针示出，指针横在与赤道面平行的半圆OC。在制造仪器时，极轴对水平面的倾角被弄得等于它使用地点的纬度，但也可通过下述调节而应用于纬度略有差异的地方：把仪器在子午面上转动相应的倾斜角度，这个角度由铅垂线在分度弧R上的位移来指示，铅垂线乃由弧R的圆心r上悬吊下来。

这个时期的赤道仪大都有这样一个制造造成的缺点：它们不能转到指向北极星，有时实际上不能指向北极星周围30°范围内的任何星。梅尼1774年制造的赤道仪就没有这种缺陷（拉朗德的上引著作，Vol.Ⅳ，p.666和p.669f.）。望远镜VL和赤纬圈IK处于赤纬轴HX的两对端；仪器很快就可调节到适用于任何纬度，为此，将可活动的半圆FG转动必需的角度，使EQ定位于赤道平面。但是，在观测高的目标时，观测者的头部就没有多少活动余地了（见图62）。

赤道装置望远镜设计上的另一项进步，可以拿拉姆斯登1791年为乔治·沙克布勒爵士制作的一台仪器为代表（Phil.Trans. ，1793，p.67）。望远镜及其赤纬轴由六根黄铜管构成的支架支撑，各黄铜管的上端都连接到一个圆形构架，从后者升出一根上支枢；黄铜管下端安放在支持着整个仪器重量的一个锥形支枢上。望远镜可绕其赤纬轴自动转动一整周（图63）。

反射望远镜的赤道装置提出了一些特殊问题。约翰·哈德利（见Smith，Opticks，Vol.Ⅱ，pp.305ff. ，366ff. ，和Phil.Trans. ，1723，Vol.Ⅹ Ⅹ Ⅻ，p.303）和帕塞芒（Description et usage des Télescopes，1763）在制造和装置这类仪器的方法上取得了进步。但是，十八世纪在这个领域中的一切进展都因威廉·赫舍尔爵士的成就（见第四章）而黯然失色。