在科学尚不发达的古代，人们不明白日食发生的原因，以为太阳被“天狗”吃掉了。因此，每当发生日食，人们都非常恐慌，敲盆击鼓要把“天狗”轰走。古代统治者把日食看作是上天的警告，因此对日食观测很重视，设有专门机构和官员负责。

我们的古人是如何逐渐学会在不伤害眼睛的情况下观测太阳的呢？

汉代时人们已经学会用水盆照映的办法，日食时观察水中映出的太阳影像，从而避免了眼睛直接接触阳光而被灼伤的问题。后来，人们用油代替水，进一步减少了日光的刺激。13世纪，元代天文学家郭守敬发明了一种叫仰仪的半球形仪器，里面有刻度，可以比较准确地测定各个食相的时刻，并估计出食分。

郭守敬纪念馆仰仪模型

仰仪形似一口仰放着的大锅，因而得名。“仰”字在古代有“把覆合着的物体翻过来，使底部朝上”之意。

仰仪结构示意图

仰仪的结构

仰仪的主体是一只直径约一丈二尺（元代天文尺）的铜质半球面。仪唇（半球面的边缘）上边刻着时辰和方位，相当于地平圈，上面还有水槽，用以校正水平。

在仪唇的南部放置东西向和南北向的杆子各一根，称为缩竿。南北向缩竿末端延伸到半球的中心，顶端装置一小方板，称为璇玑板。

璇玑板

板可以南北向和东西向转动。板的中央开一小孔，小孔的位置正好在半球的中心。

仰仪的内部球面上，纵横交错地刻划出一些规则网格，是赤道地平坐标网。用来量度天体的位置。

锅口水槽

在仰仪的锅口上刻有一圈水槽，用来注水校正锅口的水平，使其保持水平设置；在水槽边缘均匀地刻划出24条线，以示方向。

那么仰仪是如何使用呢？

观测过程

模拟日食观测过程

转动璇玑板，使它正对太阳。太阳光通过小孔在球面上成像，从坐标网上立刻可以读出太阳去极度数和时角，由此可知当地的真太阳时和季节。

仰仪是采用直接投影方法的观测仪器，非常直观、方便。例如，当太阳光透过中心小孔时，在仰仪的内部球面上就会投影出太阳的映像，观测者便可以从网格中直接读出太阳的位置。尤其在日全食时，它能测定日食发生的时刻，利用仰仪能清楚地观看日食的全过程，连同每一个时刻、日食的方位角、食分多少和日面亏损的位置、大小都能比较准确地测量出来。