紫金山天文台不仅是我国现代天文学的摇篮，而且还浓缩了中国古代天文学的辉煌。这里完好地保存了明清两代天文学家实测所用的五件古代仪器,其中明代正统年间铸造的浑仪、简仪和圭表最为珍贵，它们是现存的国内外绝无仅有的最大的古代青铜天文仪器。这些珍贵的天文仪器，共同凝聚着中华民族在古代天文学领域的智慧和创造力，是中国古代科技领先世界的有力证明。
浑仪
浑仪，是测量星体在天空中位置和运动的仪器，是我国传统的测天仪器。早在战国初年，我国就有了原始的浑仪，西汉天文学家洛下闳也曾制作过浑仪。随着时代的推移，浑仪的制作越来越精密，结构越来越合理、适用。唐代天文学家李淳风创造了由三层同心圆环组成的浑仪，使浑仪结构臻于完善。此后历代所造的浑仪都保持着这种科学结构。紫金山天文台内保存的明制浑仪主体由三层同心圆环组成，外层为三道固定不动的圆环，称为“六合仪”；中层为四道圆环组成的一个整体，称为“三辰仪”；内层是一平行双环，中间夹装一个方形窥管，可绕双环圆心任意转动，称为“四游仪”。窥管相当于现代的天文望远镜，通过窥管圆孔可以观测天上的星辰，并可通过四游、三辰两仪圆环上的刻度测定天体的方位。这台明制浑仪不仅是一架古老精密的科学仪器，也是一件精美绝伦的艺术珍品，它由四龙柱、一云柱支撑，四角台则以四云山装饰，造型紧凑协调，浑然天成。龙柱强健雄伟，盘旋上腾，云山耸起，两相呼应，相得益彰。基座四侧刻铸奇花异兽，线条流畅。我国古代传统标志星体天文坐标的两个基本数据--入宿度和去极度，就是用浑仪测定出来的，刊载于历朝正史天文志和律历志中，成为研究我国古代天文学发展历史的珍贵资料。
简仪简仪，是从浑仪简化发展而来的测量天体的仪器。它解脱了浑仪的复杂圈环，各环组分别架立，在观测时既避免了圈环互掩，又能作多种观测。简仪原由元代天文学家郭守敬创制，操作简单易行，测量精度倍增，为我国天文仪器制造史上的一次飞跃。紫金山天文台内保存的明制简仪，主要由被称为“赤道坐标系”的斜向安置的一组环圈,（可以测定星体在天空中的赤道坐标值）和被称为“地平坐标系”的直立安置的一组环圈（可测定星体的地平坐标值）两部分组成。两组环圈可同时进行观测，互不干扰，非常有效。此台简仪造型疏朗开阔，全仪由四龙柱、四云柱连接支撑，舒展而华贵，与浑仪可谓环肥燕瘦，竞相生辉。
圭表圭表，是我国最古老的传统测天仪，早在3000多年前就已创制，其主要作用在于测量日影长度的变化，以确定一年四季二十四节气的准确日期，从而制定出合乎天时并能指导农业生产的历法。此外，由日影长度变化的周期还可测定出一年含有的天数(365.25天)。紫金山天文台内保存的明制圭表，由一卧圭、一立表组成，南北向水平摆置、面上有“尺”“寸”刻度的称“圭”，垂直竖立于南端的铜柱则称为“表”，表的上端有一圆孔，每当晴天正午，日光通过此孔，投影在圭面中央，其表度和日期可由圭上的刻度测出。
天球仪紫金山天文台除保存着明代天文仪器外，还有一件清代的天文仪器--天球仪。天球仪古称浑象，现代称天球仪。东汉张衡、三国王蕃、南朝钱乐之都曾造过这种仪器。它的主体为一铜球，上面嵌满铜钉，用以表现恒星和星座的位置，并能演示天体的周日运动。现存天球仪为清朝1903年的复制品，球径三尺，嵌有1449颗铜钉，代表人类肉眼所能看见的1449颗较为明亮的星星。上面还刻有赤道、黄道以及用小点点表示的茫茫银河。铜球安装在轴上，可以旋转；轴的两端分别代表南北天极。它沿袭了中国古代的星名和星座划分，整个仪体安装在由子午圈和地平圈组成的框架中，两圈分别刻以度分和12时32方位。天球仪用来演示天体的东升、西落，以及一年四季的昼夜长度变化，使观者如临其境，亲身感受地球自转的基本原理。（嵇刊/文 刘成贺/图）
