北京古观象台位于建国门立交桥西南角,始建于公元1439年(明正统四年),是明、清两代的皇家天文台,也是世界上现存建筑完整、仪器齐全、连续观测最悠久的古代天文台之一,到1929年它已从事天文观测近500年。
北京古观象台分为上下二层,一层院内有紫微殿和东西配房,都是“中国古代天文学成就展览”的展室,院落里和二层平台上展放着多个古代天文仪器。
明朝时观象台被称为“观星台”,台上陈设有简仪、浑仪和浑象等大型天文仪器,台下陈设有圭表和漏壶。清代康熙和乾隆年间先后增设了8件铜制天文仪器。
1900年,德、法联军曾掠走台上8件仪器和台下的浑仪、简仪,后于1921年返还。1931年,抗战爆发,台下浑仪、简仪、漏壶等7件仪器被运往南京,至今仍陈列于紫金山天文台和南京博物院。
现北京古观象台院内陈放的中国古代天文仪器主要有:明代铜制浑仪(复制品)、元代1:3铜制简仪(复制品)、元代铜制正方案(复制品);后院陈放有日晷和圭表等古代计时仪器(复制品);观星台二层台上陈列着八架清代铸造的铜质天文仪器。
1669-1674年间,清康熙帝命来华传教士南怀仁监造了6架新的天文仪器:赤道经纬仪、黄道经纬仪、地平经仪、象限仪、纪限仪和天体仪,1715年又命传教士纪理安制造了地平经纬仪。1744年,乾隆皇帝下令按照中国传统浑仪造一架新仪器,命名为玑衡抚辰仪。以上清制8架铜仪在造型、花饰、工艺等方面继承了中国传统,但在刻度、游表、结构等方面又反映了欧州文艺复兴时代以后天文学的进展和成就,是东西文化融合与交流的历史见证。
赤道经纬仪,最外是子午圈,与子午圈垂直相交的是赤道圈,赤道圈内是一个可绕极轴转动360度的过极经圈(赤经圈)。两极之间的通轴中央安有横表,仪器下边有半圆形云座支撑子午圈,主要用来测量真太阳时和天体的赤经、赤纬。
黄道经纬仪,外圈正立的是子午圈,两极安有铜轴,里面为极至圈,连接在极轴上。距黄极90度,横置着黄道圈,和极至圈相直交。最里面是黄道经圈,用铜轴贯于黄道南北极。主要用于测量天体的黄道经度和纬度,以及二十四节气,是中国第一架独立的黄道坐标系统观测仪器。
地平经仪,主体是地平圈,圈内设有东西通径,中间为圆盘。东西柱上,两只苍龙各伸出一爪合捧一个火球,球心表示天顶,与地平圈的中心成一条垂线。沿垂线方向安有一根上指天顶下指地心的中空立表,可旋转360度。立表下端设有一个与它垂直的横表,平放在地平圈上,用于测量天体的地平经度。
象限仪,主要由象限环、数轴、竖轴、横轴、窥横等组成。90度的象限环上指天顶下指地心,横边与地平线平行,横竖两边相交于圆心。仪器的背面正中是数轴,象限环固定在数轴上,可做360度旋转。观测时,转动象限环,将游表对准待测星,游表所指刻度,就是这颗星的地平高度。
纪限仪,主要部件是一个60度的圆弧和一个杆,杆顶端伸出一根横轴,横轴稍下位置,左右各立一个小柱,用来帮助测量。它的下面中柱,插入游龙缠绕的圆座柱里,可四方旋转,主要用来测量两个恒星的角距离。在中国此类仪器始于清朝。
天体仪,是一个直径六尺的铜球(代表天球),球面上布列着大小不等的镀金铜星1876颗和282个星官。球面刻有赤道圈、子午圈,四根立柱托着地平圈立于底座上。主要用于演示日、月、星辰在天球上的视位置,以及黄道、赤道和地平三个坐标系统的相互换算等。天体仪缘于浑象,是我国现存最早的此类仪器。
地平经纬仪,集地平经仪和象限仪作用于一体,减少了由于使用两架仪器测量所带来的误差。主要由地平圈、象限环、立柱、窥镜四部分构成,用于测量天体的地平坐标。
玑衡抚辰仪,仿古代浑仪具有三重环:子午双圈、赤道经圈和游旋赤道圈、双层赤经圈。子午圈下半部分用云座支撑,南北两极设有铜轴。主要用于测定天体的赤经差、赤纬和真太阳时。