CN1031428C - 自动应像仪 - Google Patents

Abstract

一种自动应象仪，它是参考中国古代水运浑天仪的制度及今天的天球仪、星象仪等造型提出的，以回推的方法，由已知日期、时间、地方纬度及星体的赤经、赤纬等，再配合同步马达及齿轮组的运作，可使日、月、星辰与大地在真实与模型间维持方位上的立体对应，因此测出各星体的位置及关连，可省略天文上的计算过程，并将天体运行与时间、历法的关系显示出来。

Description

自动应象仪

本发明涉及天文学，尤其涉及一种能测出各星体的位置，显示天体运行与时间，历法的关系的自动应象仪。

中国古代的历法为阴历与阳历的配合历，对农事、气象等助益很大，历法的优越是因为天文发达所致，而古天文学的成就很得力于浑天仪的发明与改进，它对世界天文学的发展有不可磨灭的贡献。

书经、尧典云：“乃命义、和，钦若昊天、历象日、月、星辰，敬授人时”。据古籍中记载，中国古天文观测仪器由附遊仪的圭表式仪器改进为比较完整而同时可测高度与东西经度的仪器，是由陶唐氏帝尧命义、和立浑仪(公元前2357年)开始。

尚书通考云：“车汉延熹中(公元164年)，张衡以铜制浑天仪置于密室中，具内外观、南北极、黄赤道、列二十四气、二十八宿、中外星官、及日、月、五纬，以漏水转之于殿上室内，令司之者闭户而唱，以告灵台之观天者……皆如合符，机巧处为用漏水转浑天”。

唐天文志云：“开元十一年(公元723年)，高僧一行与率府兵曹参军梁令瓒，铸自动浑天铜仪，开元十三年，水运浑天告成。……以木柜为地平，令仪半在地下，注水激轮令其自转，周天运行，外络二轮缀以日、月，令其运转……晦明朔望，迟速有率，制器垂象，永传不朽……立二木人于地平上，共一前置鼓以候刻，至一刻则自击之，其一前置钟以候辰，至一辰亦自撞之。皆于柜中，各施轮轴，鉤键关锁，交错相持，置殿前以示百官”。

水运浑天仪是由相当于天球大圈的许多环与球所组成的，利用流水(或水银)位能转换成动能推动转盘、齿轮及鉤键等带动诸环与球绕与地轴平行的极轴旋转，调定水量及位差(可能也设置了摆的纵擒控制机构)，可以使极轴转速与地轴转速同步，诸环与球则与天象的运行相为呼应，且自动司辰报刻，流水不断，则此运作便可永久持续下去，以利天文观测并协助历法计算及校验，后因朝代更替，中原战乱，水运浑天仪遭到破坏，宋室南迁后，天算人才调零，终至失传。

宋天文志云：“张衡之制，史失其传，开元旧器，唐世已亡，宋太平兴初(公元976年)，蜀人张思训首创其式，制自动太平浑仪，……元祐七年(公元1092年)吏部尚书左丞兼侍读苏颂制水运仪象台，……大率依仿一行之法……激水运转，加以楼板，层高丈余以藏关柱，冬月用水银代水以防碍涩……另有玉衡植于屏外，持抳枢斗，其下为机轮，又为横轮侧轮斜轮，定身关中关小关，天柱七直神，左摇铃、右叩钟、中击鼓以定刻数，每一昼夜周而复始，又以木为十二神，各直一时，至其时则自执辰牌，循环而出，随刻数以定昼夜长短，上有天顶、天牙、大关……以日行度定寒暑进退……四十有三鉤键，交错相持，次第运转，不假人力，多者日行二千九百二十八齿，少者五日行一齿，徐疾相远，如此而同发于一机……靖康之变，测验之器尽归金人，久皆毁弃……南渡后天算人才缺乏，无复知其法制者……朱熹家有浑仪，颇考水运制度而不可得”。

十七世纪西方发明望远镜，此后中国的天文学便逐渐式微，古老的成就渐渐从人们生活中淡忘了。

当我们把疑惑的眼神，投向浩瀚宇宙的时候，人仍是渺小的，为区区之事同类相残，并无意义，对无尽奥秘的深渊，古人与今人所知也没有多少不同。虽属过时的成就，若能以实用化面貌重现，不独告慰古人，或许也能抛砖引玉，激励今人、传承遗志，追求真理、造福后人。

无数繁星彼此相对运转，站在地球上，则以地球为中心看它们的运行，为了方便观察，将群星分成三类来看较容易了解。

第一类是太阳系以外的众多星体，因为距离地球太远，彼此间的相对运动，在地球上短时期不容易看得出来，因此可说，肉眼所见，那些星星的相关位置在我们有生之年是不变的。地球绕着地轴以近固定的角动量旋转，群星东升西落周而复始，若以我们常用的太阳日来说，群星每天分别早起了约四分钟，造成春、夏、秋、冬的夜空观察到的部分不同，但只要把握它们的周期，不难推测它们的方位。

第二类是太阳与月亮，虽然只有两颗星，但对地球的影响力，不论日夜交替、四季寒暑、潮汐涨落……均巨大且深远。历法总是根据日、月、星辰的运行周期与位置来决定，反过来根据已知的历法，回推星体位置应该同样可行。

第三类是在太阳系内，除了日、月及地球以外的星体，它们对地球的影响不及日、月，但因人类对太空发展的志趣，使得这些充满神奇极具开半价值的星体成为今后很受重视的目标。可惜它们一方面与地球相距太近，相对运动造成关系位置有巨大的变化，另一方面又没有一种简单且常用的法则可加以规范，因此推测这类星体的位置较为困难。

地球座标、天球座标、时间、历法的订定是相互依循的。地球自转轴通过地心及南北极，地轴无限延伸处为天球南北极，地球赤道面通过地心垂直于地轴，赤道面无限延伸处为天球赤道。由地心连线至地表面，此线与赤道面间的夹角为当地的纬度，同样做无限的延伸，则成天球的赤纬度。在地表面，连接两极而垂直于赤道的弧线为经线，以通过格林威治为起点，分东西各180°经线，而在天球上，则以春分点开始分24小时赤经。从地球上看太阳的轨道为黄道，回归年周期365日5小时48分45.3秒，太阳运行至黄道上不同位置，形成地球上不同的日期与节气。月亮在白道上运行，与黄道夹角约5°，朔望月周期约29.53天，恒星月周期27.32天，当行至太阳与地球之间为阴历初一(朔)，行至正好地球在太阳与月亮之间为阴历15(望)，不同日期，月形盈亏也不同，是因为月亮的运行造成由地球连线到太阳与到月亮的两条直线夹角不同，造成的观看结果，夹角0°为初一，看不见月光，夹角180°为阴历15，是一轮满月。其它日期可按比例估算，每差一日，夹角约差12.2°或对应天球之上，每差一日，赤经约差0.8小时。

本发明的目的是参考中国古代水运浑天仪的制度及今天的天球仪、星象仪等造型提出一种新的自动应象仪，以回推的方法，由已知日期、时间、地方纬度及星体的赤经、赤纬等，再配合同步马达及齿轮组的运作，可使日、月、星辰与大地在真实与模型间，维持方位上的立体对应，因此测出各星体的位置及关连，可省略天文上的计算过程，并将天体运行与时间、历法的关系显示出来。

本发明提出的自动应象仪包括：

一支架及底座，底座上附指南针，支架内藏电源装置、石英电子电路、同步马达、减速齿轮组及一组离合机构；

一贯穿地球与天球的极轴，天球上负黄道差速齿环、黄道滑环、日标、白道差速齿环、月标，天球与地球间置二组差速齿轮组；

一子午环与方位环，子午环内缘凹槽镶入地纬齿环及极轴带动齿环，地纬齿环可架接极轴；

一乾罩及一坤罩，分别接于方位环上方与下方，并可以通过中心的垂线为轴左右旋转；

由上述各元件的结合与动作，可令真实大地、日、月、星辰与模型间维持方位上的自动立体对应关系，并因此推出各星体的仰角与方位角、阳历与阴历日期及各时区的时间。

下面结合最佳实施例和附图对本发明详述如下，其中：图1是自动应象仪的外观图。图2是地球，为图1中2A的详图。图3是天球，为图1中3A的详图。图4是单向传动轴节。图5是黄道凹槽的断面图。图6是极轴。图7是差速齿轮组的正视图，为图1中7A的详图。图8是差速齿轮组的侧视图。图9是差速齿轮组的俯视图。图10是白道差速齿轮及月标的正视图。图11是白道差速齿轮及月标的侧视断面图。图12是黄道差速齿轮及黄道滑环的正视图。图13是黄道差速齿环及黄道滑环的侧视断面图。图14是地纬齿环及极轴带动齿环的正视图。图15是地纬齿环及极轴带动齿环的左侧视图。图16是时标正视图，为图1中16A的详图。图17是时标的侧视图。图18是子午环与方位环的正视图。图19是子午环与方位环的仰视图。图20是乾罩，为图1中20A的详图。图21是坤罩，为图1中21A的详图。图22是离合机构同步运转的正视图，为图1中22A的详图。图23是离合机构同步运转的侧视图。图24是离合机构地纬调节的正视图。图25是离合机构地纬调节的侧视图。图26是离合套的断面图。

图1是自动应象仪的外观全图，其中位于支架2内的电源6、石英电子电路8、同步马达10及减速齿轮组12部分与一般的石英钟表机件类似，与赤道仪自动追踪马达结构相同。为利用一适当的交变电位源加于石英晶体的电轴方向，以激发晶体沿力轴方向振动，再产生电轴方向的自然频率振荡电位来控制振荡电路，引发持续的谐振并使电动机也维持极为稳定的转速，此转速经过减速齿轮组12后，可使同步转轴126(示于图22)的转速与地球旋转轴的转速相同，即每转一周，恰为一个恒星日，为23小时56分4秒。中心极轴36(图6)的转速若与同步转轴126的转速相同，则由中心极轴36所负载的天球(图3)的转动便与真实天体的运行同步了。而由同步转轴126至中心极轴36的关连元件须经离合套128(图22)、元齿轮轴102、元齿轮100、极轴带动齿环44、极轴齿轮50等。在趋动过程中，若观测地点改变，涉及纬度的变更，须靠地纬齿环46的转动来改变极轴(图6)的倾斜角，而地纬齿环46由涡轮104带动，但趋动蜗轮104会干扰元齿轮100及相关连的元件运转，故需有离合机构(图22)加以分隔。

当离合轮124为如图22顺时针转到底时(即被转度限制柱122挡住为止)，地纬调节蜗杆114被连杆120沿杆槽118往下拉，离开蜗轮104，而离合套128则被推升而套入元齿轮轴102，因离合套128管孔截面、同步转轴126截面及元齿轮轴102的截面均为多边形132，故此时同步转轴126的旋转便可透过离合套128、元齿轮轴102、元齿轮100、极轴带动齿环44、极轴齿轮50、中心极轴36、单向传动轴节(图4)、天球(图3)一并同步旋转了。且此时因地纬调节蜗杆114已与蜗轮104脱离，故拨动地纬旋钮136只让地纬调节蜗杆114空转而已。

离合轮124若如图24逆时针转到底时，离合套128被推下降落脱离元齿轮轴102，同步转轴126成空转，地纬调节蜗杆114被连杆120沿杆槽118上顶，而与蜗轮104相啮合，转动地纬旋钮136，带动地纬调节蜗杆114、蜗轮104及地纬齿环46旋转，再带动架于地纬齿环46上的极轴(图6)，及附于其上的天球(图3)、地球(图2)等一起旋转。由支撑地纬齿环46的子午环32(图18)上的标度可看出极轴(图6)的倾斜角，是否与观测当地的纬度相等。若南北方向也取正，则极轴(图6)与真实地球的自转轴便相平行了。

天球(图3)与地球(图2)均附于极轴(图6)上。地球(图2)上绘有经纬度及世界全图，并镶有赤道齿环40。透明天球(图3)上绘有赤经、赤纬、主要星座及亮星，并于黄道上对应太阳全年运行的位置，标示出阳历的日期。天球(图3)始终随着中心极轴36一起旋转，而地球(图2)通常为静止状态，只有在观测地点改变时才调整，故与中心极轴36间有空心管48隔开，管端有地球旋钮26，必要时可带动地球(图2)旋转，此地球旋钮26与附于地纬齿环46上的摩擦垫片28相接触，以防止被任意带动。

为了表示时间及太阳、月亮的位置，在天球(图3)外缘，沿黄道加黄道滑环20与月标18。黄道滑环20上则标以时间、日标21、阴历日期及月象图，虽然地球自转，造成日、月、星辰皆东升西落，但尚有月亮绕地球旋转及地球绕日公转，造成日、月、星辰转速稍有不同。每日的变动令黄道滑环20慢慢在天球(图3)上退移，一年退移约一周，而月标18则一年退移约13.4周，而此退移有赖差速齿轮组(图7)完成。为了达成平衡，以利动力运转，此差速齿轮组(图7)以对称方式设立二组(图1)。黄道与赤道夹角23°27′，相交于春分点与秋分点，为使黄道滑环20与月标18能沿黄道顺利推移，而将黄道滑环20与月标18分别镶入黄道差速齿环24与白道差速齿环22的环槽16上，以利载运及滑多。而黄道差速齿环24与白道差速齿环22则约束在天球(图3)的黄道凹槽52中。

因天球(图3)在同步运转状态，地球(图2)则在相对静止下，而介于二者之间的差速齿轮组(图7)的作用在使天球(图3)每转一周，同时令黄道滑环20相对天球(图3)退行近1°，月标18则退行约13°，一年中天球(图3)若旋转366圈，黄道滑环20连同日标21正好相对天球(图3)退行一圈，为共绕265圈；而月标18则相对天球(图3)退行13.4圈。此需以各齿数比值的安排达成，例如令黄道差速齿环(24)的齿数共366齿，而天球(图3)每转一圈，黄道差速齿环24相对天球(图3)退一齿。令白道差速齿环22共273齿，天球(图3)每转一圈，白道差速齿环22相对天球(图3)则退10齿，或以此相当的比值皆可达成相应的进退目标。差速齿轮组(图7)中的各轮轴均架于天球(图3)上，齿轮74与赤道齿环40相啮合，天球(图3)旋转，令齿轮74沿赤道齿环40上转进，使与齿轮74接于同一轴上的蜗杆84及蜗杆88一并旋转，蜗杆84趋动蜗轮92减速旋转，与蜗轮92接于同一轴上的蜗杆86随蜗轮92一并旋转，再趋动蜗轮94减速旋转，使得与蜗轮94接于同一轴上的齿轮80一并旋转，齿轮80可伸出天球(图3)缝隙，带动黄道差速齿环24及附于环上的黄道滑环20沿天球黄道移动埃另一方面蜗杆88则趋动蜗轮96减速旋转，与蜗轮96接于同一轴上的蜗杆90随蜗轮96一并旋转，再趋动蜗轮98减速旋转，使得与蜗轮98接于同一轴上的齿轮76一并旋转，齿轮76可伸出天球(图3)缝隙，带动白道差速齿环22及缀于其上的月标18，沿天球(图3)黄道移动。

天球(图3)在天顶处与中心极轴36之间的连结由一单向传动轴节(图4)完成，当天球(图3)以人工拨动时，若顺向拨，即如图顺时针旋转，钢珠62退后空转，不致带动中心极轴36跟着转，故可轻松拨动。若反方向拨，即逆时针旋转，钢珠62立刻被咬紧于天球连结套56与嵌合件60中，成为楔的作用，而拨动天球也就带动了中心极轴36及相连结的各元件一起反转，而受到很大的抗力，故只宜顺向转，不宜反向转。

当位置、转速均已调妥，对应也已完成，日、月、星辰可以直接在天球(图3)上看出，但若想知道它们位置的详细数据，则有赖乾罩(图20)、坤罩(图21)及方位环30的作用了。方位环30(图19)相当于一个地平圈，环缘有刻度，0°表正北、90°表正东、180°表正南、270°表正西。乾罩(图20)、坤罩(图21)皆为透明半球体，连同支架2将全部自动应象仪各元件均封护于其中，以防尘埃及碰触，但不碍观测。乾罩(图20)上有0°至90°标示的仰角槽138，槽中有一可沿槽滑动的仰角标140，乾罩套于方位环缘66上，天顶螺丝38穿过天顶插孔142，以通过天顶的垂线为轴，可行360°全圆旋转，使俯角标140可标示在方位环30上方天球(图3)上任一星体的位置。坤罩(图21)上亦有0°至90°标示的俯角槽144，槽中有一可沿槽滑动的俯角标146，坤罩套于支架2上方凸出的坤罩托盘154上及方位环缘66下方，同样以中心垂线为轴，可做360°全圆旋转，并使俯角标146可标示出在方位环30下方天球(图3)上任一星体的位置。另设一坤罩活门156，以利内部调整。

自动应象仪(图1)一旦调妥，开始运转后，便可长年不需人工操作，而成自动对应，除非停电、更换观测位置、模拟其它地区天象状况，或模拟过去、未来不同时间的天象对应状况，才需人为调整，而调整的步骤如下：

(一)经度调节：推开坤罩活门156后，将离合旋钮14逆时针转到底，再转动地纬旋钮136，使极轴(图6)开始移动至地球旋钮26移到坤罩活门156开口处，便可转动地球旋钮26，见方位环30上方的子年环32的投影，正好与地球(图2)上显示观测处的经度相合为止。

(二)纬度调节：转动地纬旋钮136，见极轴(图6)指向，对准子午环32上刻度的位置与观测处的纬度相同为止，再把离合旋钮14顺时针转到底。

(三)日期与时间的调节：将黄道滑环20沿黄道差速齿环24上滑行至其上的目标21移到天球(图3)黄道上所标示的日期，与观测当天的日期相同处为止。查出这一天的阴历日期，再将月标18沿白道差速齿环22上滑至对应黄道滑环20上的阴历日期标示为同一天处为止。在黄道滑环20上，日标21正好位于时间标示为12时处。这表示太阳凌于某经度上方之时，在地球此经度的全部地区时间皆为正午12时。地球上各时区，通常涵盖±7.5°的经度范围，观测处的经度与当地决定地方时间的标准经度常略有不同。在地纬齿环46上与赤道面相交两处各有一时标插孔72，将位于上方插孔的时标指针112沿时标槽110少许移动，使此指针正好投影在地球(图2)上表示此时区时间的标准经度处。再顺向拨转天球(图3)，带动黄道滑环20上所显示观测时的时间标示，移于此时标指针112线下方，并将坤罩活门156关上即完成。

(四)方位调节：移动底座1，使极轴(图6)的垂直投影指向对正南方与北方，此可以指南针4的指向来观察，若为避免磁偏角带来差异，可再以北极星或其它更佳方法校验。

调妥以上四个步骤并接通电源6，自动应象仪(图1)所显现的标绘便与真实天地星象自行对应了。

撇开误差，应象意指将此仪诸标示由中心向无限天际投影，会与真实大地、日、月、星辰由真实地心同样向遥远天际的投影相重合。也可看成遥远的日、月、星辰与大地向地心的一个小球上投影的结果，会与这个自动应象仪如影随形般相映成趣。

相知道某星位置的确切数据，可转动乾罩(图20)或坤罩(图21)，使仰角槽138或俯角槽144通过此星，再移动槽上仰角标140或俯角标146正投影于此星上，则此标所在位置的仰角度或俯角度，即为此星的仰角或俯角，而此时仰角槽138或俯角槽144与方位环30相交处的方位标示即为此星的方位角。若将此星标示向地球(图2)投影，投影处的地理区应见此星正凌头顶。

在黄道滑环20上位于时标指针112下的时间标示即为观测处的时间。若将黄道滑环20上的全部时间标示向地球(图2)投影，沿各经线可以知道地球(图2)上各地区当时的地方时间。

在时间标示为12时处，亦为阴历初一标示处，有一日标21表示太阳的位置，对应至天球上的标示可知阳历的日期。月标18表示月亮的位置，对应至黄道滑环20上的月象圆标，可知月形、阴历日期或月龄。

自动应象仪可以把天的许多繁星标绘在天球上加以推测，但对太阳系以内，除日、月与地球外的其它星体却难以标绘，因为这些星体距离地球近，相对运动造成位置巨大变化，又无简单常用的法则加以规范，纵使可在天球上增加一些轨道来表示它们的运行，也会阻碍其它星体的观测，且使仪器变得更加复杂，而失去实用的目的。想知道这些星体的位置状况，需先在天文年铿等书上找出它们近日在天球上的位置，再镊取代表各星体的小吸盘等物，沾附在天球各关系位置上来观察，且每经数日须依次加以位置修饰。

未来如有需要，自动应象仪的结构与推测方式同样可以推演到别的星球上使用。例如以火星为中心来观测天象，可将地球换成火星，火星黄道与火星赤道的夹角，火星自转轴的指向，火星及其卫星的自转、公转周期等所涉及的地方加以修改后，仍可构成完好的对应状况。

造成自动应象仪推测星体的误差影响有：

(一)白道与黄道夹角5°9′，但为求简化，此处将日标与月标均置于黄道上滑行，造成月亮位置向垂直黄道方向最高达约5°角的偏差。

(二)历法上对不成整数比的年、月、日周期，采弹性配合，造成阳历有闰年，阴历有大、小月及闰月，而以简单齿数比完成日标、月标及滑动时环的退行方式也很难完整配合，且春分点随地球旋转轴的运动而在天球上由东向西年移动约50弧秒，故回归年较恒星短约20分钟，亦将造成配合上的干扰，使日标年误差近0.25°角，时间显示年误差近1分钟，月标年误差沿黄道方向约有3°角。改进齿数比，可减少误差，但将使制做的复杂性增加。

(三)观测处与星体的连线未必通过地球中心，此对近处星体会造成一些观测数据的误差。

(四)其它，如黄道、白道非正圆，太阳系内，星体的运行迟速稍有不同，大气折射，仪器本身制做的精密度等也有影响。

虽然自动应象仪推测的结果多少有些误差，但若能细心制做及使用，一年中可使月亮的测定误差最高约在7°角范围，太阳的测定误差最高在3°角以内，太阳系以外星体则不超过2°角的误差范围，时间显示的准确性等于一般石英钟表的准度，增加每年约一分钟的误差。

Claims (4)

1.一种自动应象仪，包括底座、支架、天线和地球，子午环和方位环，底座上有指南针，支架为一中空塔状柱体，固定接于底座上，天球与地球由可转动地支承在地纬齿环上的中心极轴支承并位于子午环与方位环中，可共轴旋转，而子午环与方位环相互正交结合，子午环下缘直立固定在支架上，其特征在于其中，

一同步马达设在上述支架内，该同步马达与支架内的减速齿轮组连接，减速齿轮组的输出同步转轴通过一离合机构可脱开地与一元齿轮轴连接，以便驱动与极轴带动齿环啮合的该元齿轮轴的元齿轮，

一中心极轴穿过地球与天球的南北极，它可转动地支承在地纬齿环上，端有极轴齿轮，以趋动中心极轴运转，中心极轴与地球间由空心管隔开，空心管端有地球旋钮，以调整转动地球，地球旋钮与地纬齿环间有摩擦垫片，地球旋钮与摩擦垫片相接触，以使地球不随天球的运转而被任意带动，

一赤道齿环，设于地球赤道处，赤道齿环与差速齿轮组的一齿轮相啮合，

一天球为一透明球体，它与中心极轴间由单向传动轴节连接，以便中心极轴带动天球运转，而手动调节时，可顺时计拨转，而逆向拨转受阻，天球黄道外缘处有凹槽，黄道差速齿环和白道差速齿环装在上述凹槽上，以约束在槽上的黄道差速齿环及白道差速齿环之运行，黄道差速齿环上装有标有全日时刻、日标、阴历日期及月相图之黄道滑环，白道差速齿环上上装有月标，黄道滑环及月标分别随黄道差速齿环和白道差速齿环移动并可在黄道差速齿环和白道差速齿环上滑动，以调整其位置，

两组差速齿轮组以对称方式设置在天球与地球之间，每组差速齿轮的各齿轮轴支承在天球上，其中，一齿轮与地球赤道处之赤道齿环相啮合，一齿轮穿出天球缝隙，与黄道差速齿环相啮合，一齿轮穿出天球缝隙，与白道差速齿环相啮合，以便带动黄道滑环和月标随天球转动而相对天球移动，

一极轴带动齿环置于地纬齿环中，极轴带动齿环侧面一边有齿与极轴齿轮及元齿轮啮合，以同步带动中心极轴转动，

一子午环与方位环以正交相接合，子午环内缘有凹槽，凹槽内装地纬齿环与极轴带动齿环，子午环天顶与天底处有孔，以连接乾罩及穿过元齿轮轴，天底附近有一蜗齿轮接入口，以便推转地纬齿环，方位环外缘向上方及下方凸出，以便连接乾罩及坤罩，并约束其推转，

一地纬齿环内缘封闭，等间隔设立四小孔，以支承中心极轴及安插时标，外缘开放，但镶于子午环内缘凹槽中，外缘一侧呈齿状环，以利推转；时标插于地纬齿环内缘较上方之插孔中，并投影于赤道及黄道滑环上，时标指针可在时标座上时标槽内滑移，以利对正地方时间所取之标准经度位置。

2.如权利要求1所述的自动应象仪，其特征在于其中乾罩与坤罩皆为透明半球体，全部自动应象仪各环与球封入其内，坤罩下方开口套装在支架上凸出的托盘上，坤罩上方与方位环外缘下面相接，并设一开关活门，以利内部调整，乾罩上方有小孔以便天顶螺丝穿过，并固定在子午环天顶处，乾罩下方与方位环外缘上面相接，乾罩与坤罩各有一0°至90°标示之弧槽，该槽内有一可沿槽滑动的指标，以便推转乾罩与坤罩，拨动指标，可将天球上任一星体之位置标示出来。

3.如权利要求1所述的自动应象仪，其特征在于上述离合机构，包括离合轮、离合套、离合旋钮、转度限制柱、速杆、地纬旋钮、地纬调节蜗杆、杆槽、蜗齿轮、元齿轮、元齿轮轴及同步转轴，以便同步运转时，不扰动地纬齿环，而调节地纬时，亦不致与同步运转相干扰。

4.如权利要求1所述的自动应象仪，其特征在于，上述每组差速齿轮有大、小齿轮共三只，各型蜗杆共四只，各型蜗轮共四只，黄道差速齿环之齿数共366齿，而天球每转一圈，黄道差速齿环相对天球退一齿，从而一年中天球旋转366又1/4圈，黄道滑环连同日标则相对天球退一圈，为共绕365又1/4圈；白道差速齿环共273齿，天球每转一圈，白道差速齿环相对天球则退10齿，一年中月标则相对天球退行13.4圈。

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