神奇的测时钟表与天文计算机 — 星盘（astrolabe）-（中篇）
上篇文章（神奇的测时钟表与天文计算机 — 星盘（astrolabe）-（上篇））介绍了天文星盘（astrolabe）的简明情况和发展历史。
本篇将着重系统介绍星盘的结构与主要功能：
上图：星盘的各部分结构示意图
母盘mater
星盘的主体为一个母盘（mater，拉丁语mother），其它各盘都连接其上。母盘最上方有一个用于垂直悬挂星盘的挂钩环装置（throne），盘外圈边缘有标度方位与角度/小时数的刻线（limb），刻度为度数和小时数（一圈360度或24小时），小时可再细分为分钟，小时数标示可为罗马数字、阿拉伯数字、字母或其它系列符号。
rete盘与plate盘
在刻线（limb）内则嵌套了星盘重要的可动部分：rete盘与plate盘，它们实际为天球上的各坐标系的平面投影：
（1）赤道与黄道坐标系投影：以天球的南天极为原点，将天赤道（equator）、南北回归线（tropic of Capricorn, tropic of Cancer）、黄道（ecliptic）投影在天赤道所在的平面上。此即为星盘最上方的“网”（rete）盘，最外圈为南回归线，最内圈为北回归线，其间为天赤道，偏于一侧的则为黄道，其上标示有划分为12份的“黄道十二宫”（zodiac）的名字，每宫又分为30个小格。
黄道圈是太阳每年在天空运行（周年视运动）的轨道，运动方向为逆时针，显然太阳每年仅在南北回归线之间的区域运动。历史上星盘只用于展示少数易于辨认的亮星，由于古代没有透明材料制作rete盘，因此采用镂空的类似指针的尖状物来指出这些亮星的位置。另外，由于天赤道与南北回归线不会随rete盘的旋转而变化，因此为简便习惯将其画在固定不动的plate盘上；
上图：星盘的球极投影法示意图：赤道黄道坐标。
（2）地平（本地）坐标系投影：利用同样的投影方法，将地平坐标系中的地平面（horizon）与天顶（zenith），以及地平高度角等值线（也称为等高圈-almucantars，地平至天顶0~90度）和方位角（azimuth）等值线投影在平面上。此即为星盘中间的“片”（plate或称climate）盘，上半部分细密网格区域为地平线以上，其最下方的弯曲的粗实线为地平线，可用于计算日出日落及星体升没时间。在地平线以下的虚线标示了晨光/暮光（twilight）线，一般是地平线以下18度的等高圈（太阳过此位置时称为天文晨光始和昏影终），有时还有另两条虚线标示了民用与航海晨暮光线（分别为-8与-12度）。盘上方各线汇聚的小圆圈处为天顶，最中间的点为（北）天极，盘上方为正南，下方为正北，通过天顶与天极的南北向的竖直线为天子午圈（meridian），太阳和恒星经过此位置时达到最高（上中天），盘中央的水平线则标示了东与西的方位，左东右西。盘的最外圈也是南回归线，这样plate盘就可与rete盘叠加在一起，通过旋转rete盘展示不同日期和时间本地天空的情况。
有些星盘在地平线以下绘有被弯曲实线划分的12个区域，用罗马数字I~XII表示，可用于曾流行于中世纪的不均匀小时系统（unequal hours，将白天和夜晚各划分为12小时）的时间测量，此外在星盘背面的中部也有可用于此时间系统测量的精度稍差的另一种工具。要注意的是，plate盘的刻线位置与观测者的地理纬度有关，因此需制作多个可更换的plate盘片以满足在不同纬度地区的观测需求。
上图：星盘的球极投影法示意图：本地（地平）坐标。
上图：星盘的球极投影演示动画
标尺rule
在rete盘上方，安装了用于计算读取度数的标尺（rule），可以是单向或双向的设计，标尺上有赤纬（Declination）标度。在星盘的背面，安装有一个用于精确角度测量的双向旋转指示器（照准仪-alidade），有些alidade上还配有一对瞄准孔，可利用背面的刻度测量天体高度角以及太阳在黄道星座中的位置。星盘中的母盘和rete盘、plate盘、标尺和照准仪利用扣针（pin）和固定销（horse）在天极处固定在一起。
上图：星盘示例- AstrolabeFront：星盘的母盘正面图，叠加了适合威海（北纬37度32分）的plate盘。
上图：星盘示例- AstrolabeRete：星盘的rete盘图（经典模式）
上图：星盘示例- AstrolabeRules：星盘正面的标尺（rule）与背面的照准仪（Alidade）
星盘背面
在星盘母盘的背面最重要的是刻在其外缘的几种标度，从最外围向内分别为：（1）高度标度：用于测量天体地平高度角（与alidade配合），0~90度范围；（2）黄道带标度：一圈为360度，被等分为12份各30度代表黄道十二宫，与rete盘上的黄道环一致；（3）日历标度：一圈365天，分为12个月（每月天数与平年各月份天数一致），日期与黄道标度位置严格对应，因此可根据日期找出太阳的黄道带上的位置，其中白羊宫（Aries）起始于春分点（3月21日左右）。根据设计不同，日历环可与其它环同心（concentric）或偏心（offset）,以考虑太阳运动速度的周年变化（即冬季快而夏季慢）。
值得注意的是这里黄道星座的均匀划分及其与日期的对应关系并不符合现在的真实情况，（现在真实的太阳进入黄道十三星座的日期时间可查询：苏宜，《天文学新概论》（第五版）-表3.5.1），这是由于星座范围不均匀及地球自转轴进动等因素的影响（造成春分点西移），但只是借此来确定大致的太阳方位（近似于其黄经）以进行时间计算则影响不大。另外在星盘背面的中部区域有时还绘有用于天文测量的其它工具，如三角象限仪、时间象限仪、刻度尺等，也有可用于测量影长和太阳高度的“影子四边形”（shadow square），有些还有星占信息记录。
上图：星盘示例- AstrolabeBack：星盘的母盘背面图
需要注意的是上述的星盘只能显示南回归线以北的天空，南回归线以南的天空及星体无法显示。当然这对一般北半球中高纬度地区是够用的，因为在这些地方无法或很难观测到南天星空。至于低纬度地区、极区及南半球适用的星盘可尝试利用“星盘生成器”获得。
下篇文章，笔者将带领大家动手DIY制作一个纸质星盘，并模拟演示其测定时间及星体位置等的使用方法，敬请持续关注~