乾隆皇帝为何要打造镶满金子和珍珠的“天球仪”，这背后有奇幻的故事
我们经常对历史产生一些刻板的印象，这些印象也造成我们对于历史存在偏见和误解，我们常常认为清朝皇帝对于西方科技缺乏兴趣，然而文物告诉我们的准确结果却相反。
在中国古代，黄金一直是皇室和贵族才能享用的奢华之物，也是财富和权力的象征。在北京故宫博物院珍宝馆的养性殿内展出的这件金嵌珍珠天球仪，是乾隆皇帝命令清宫造办处用纯金打造而成，通高82厘米，工艺精湛，极具奢华。。长期以来，人们一直把它看作是一件金珠辉映、价值不菲的金器.是仅供皇帝赏玩的器物。但是，在天文学家的眼里，这件金碧辉煌的器物却是一件18世纪晚期中国天文仪器的实物代表，科学性极强。
这件金嵌珍珠天球仪是故宫院藏保存至今的唯一一件金质天球仪。仪器通高83厘米，总重5201千克，金质天球外壳直径30.7厘米，由底座、支架、子午圈、地平圈、赤道圈和球体组成。天球从中腰分为互相嵌合的两个半球，两个半球的嵌合处就是天赤道。天球的两端中心为南北天极，两极贯以钢轴，轴固定在球外的子午圈上。镂刻的十二时辰圈，以北极轴端为中心，也固定在子午圈上。球外的子午圈，直径36.7厘米，珐琅质，一面篆书360度，即每隔10度用文字标出。架上平放的是金地平圈，与子午圈十字形嵌合，两端落在龙形支架的凹槽中。极轴与地平圈的相交角度是京师北极高度39度55分的倾斜度，赤道与黄道约以23度角相交，相交点为春分、秋分两个节气。
天球表面以阴刻及珍珠镶嵌的方式布列星图。在球体的南天极附近，有三个刻有太极纹的金盖，打开金盖，则可看到隐藏在里面的钥匙孔，可插入钥匙上发条。
据研究发现，这件天球仪还同时可以奏乐和报时。钟的机芯就放置在金球壳内，有走时、奏乐、报时三组发条盒和塔轮、链条组成的动力源，上弦轴就贴近南极这三个圆洞，三组动力源各自带动齿轮传动。上弦后，球体转动，报时报刻，并逢报中午及子夜12时和晨昏6时之际开始奏乐，一天四次。所以，这架天球仪还同时是一件相当珍贵的天文钟。
这件天球仪大约在1770年左右由清官造办处制作完成，距今已有二百五十余年。天球仪上阴刻星象节候，以珍珠镶嵌代表恒星。星象图内出现了三垣、二十八宿，三百多个星座，约1330颗星。
仔细观察这件天球仪，可以发现一些特别有趣的现象。
其一，天球表面布列有大小不一的珍珠，每颗珍珠都代表天上的恒星。恒星的亮度以珍珠的大小来表示，基本分六等，即在天球仪上的珍珠越大，它所表示的星就越亮；相反，珍珠越小，就表示当时看到的星星越暗。例如，织女、大角、天狼星、轩辕等亮星，都用最大的珍珠表示出来，这种方法和现代星图上表示星等的方法（用较大的圆斑）几乎如出一辙，其星等的划分，也基本相似于我们现代的天文学观测。
但是，也有的星星现在看来存在一些误差，例如大家熟知的牛郎星，即河鼓二，民间所说的“扁担星”，其两旁的两颗星本应比河鼓二暗，按正常表示方法应该用小一些的珍珠，但是却用了与河鼓二同样大小的珍珠。再有，北斗七星的亮度本来有着明显的不同，可是在天球仪上表示它们的珍珠却大小相等。以上这些星等上的误差可能是工匠的无意之举，或者是因为关于这些星星的传说较多而使工匠误认为就是亮星。
而有些星等表示的误差可能就是有意为之了。比如，“五帝座一”的中心星为狮子座的β星，但在天球仪上，它用的珍珠明显比狮子座的α星，即轩辕十四还要大；相似的情况还有“帝座”那颗星是武仙座α星，只有2-3等左右，而它用的珍珠却跟一等的大角星一样大。可能因为这是专供宫内的器物，设计者刻意把表示帝王的星加大了一些，以显示帝王的至高至尊。
其二，如果仔细观察，还会在天球仪上看到银河。和现在星图上的银河相比，这条银河相对细一点，而且它在天球仪上也不易被发现，因为是用一种特殊的金工艺方法表示，即在球体表面细细地錾刻出一条浅浅的小孔带，没有旁边抛光亮，像是磨砂了一般。所以这条银河看上去比球体的其他部分暗一些，不注意观察很难发现。没有忘记表示出银河，这显示了设计者的科学与严谨精神。
在天球仪上的“造父”和“王良”之间，北纬68度左右，标有一个“客星”。这个“客星”的位置与1572年出现的“第谷超新星”位置基本一致。
第谷超新星出现在西方星座的仙后座，在中国古文献中称其为“客星”。第谷是丹麦天文学家，他在1572年11月11日夜发现了这颗超新星。实际上，中国的典籍《明实录》中就有记载：“隆庆（明穆宗的年号）六年十月初三日丙辰，客星见东北方，如弹丸，……历十九日壬申夜，其星赤黄色，大如盏，光芒四出，……十月以来，客星当日而见。”中国明代的观测者比第谷还早三天看到了这颗超新星。这件天球仪连超新星也标记出来，表明了设计者崇尚科学与严谨的精神，令人惊讶和赞叹。
其三，天球仪的基座为圆形珐琅盘底座，通体以细丝盘出缠技花纹，嵌以烧蓝和淡蓝的珐琅釉，以丰富多彩的色调改变了纯金的单调。景泰蓝座足又以四个龙首为形，采用高浮雕法，极富装饰性。底座盘上是奔腾的海水波浪，座上有东、南、西、北四象字，座心为罗盘（指南针）。
此外，这个天球仪最大的特点就是外面看是一个天球仪。但是天球仪的球壳里面实际是钟表的机心，在天球仪顶端南部有三个孔。这三个孔放进钥匙之后经过悬拧，天球仪就可以漫漫的旋转。这样就不仅可以看到天球仪是一个天文仪器，还能够生动的看到它不断的旋转，演示出天球仪星象活动的景观。这也是乾隆时期做天球仪的一个新的发展。
那么乾隆皇帝为何要打造这样一件天文仪器呢？
天文学是最古老的自然科学学科之一。天球仪是中国古代相当传统的一件天文仪器，早在元代时期就已经存在，是西域天文学家扎马鲁丁为元代统治者制作的。在中国，到了清代，统治者对西方天文地学产生了浓厚的兴趣。
首先接受这种文化的清朝皇帝是康熙。天文数学的精确与神奇，激发了康熙皇帝对自然科学的兴趣。
当时传授西学的“老师”曾经描述过康熙学习几何时的情形：“皇上认真听讲，反复练习，亲手绘图，对不懂的地方立刻提出问题，就这样整整几个小时和我们在一起学习。然后把文稿留在身边，在内室里阅读。同时，皇上还经常练习运算和仪器的用法，复习欧几里得的主要定律，并努力记住其推理过程。这样学习了五六个月，康熙皇帝精通了几何原理，取得了很大进步，以致于一看到某个定律的几何图形，就能立即想到这个定律及其证明。有一天皇上说，他打算把这些定律从头至尾阅读十二遍以上。”
康熙皇帝不仅亲自研习西学，还重用精通天文学的西方传教士南怀仁为钦天监，于康熙十三年，也就是1674年，令南怀仁铸造了六件天文仪器置于北京观象台上。中西文化交流也因此进入了一个新的阶段。
乾隆朝是清代鼎盛时期，同时期欧洲的科学技术也进入大发展阶段。在康熙皇帝的影响下，乾隆也对这种新奇的西方学科产生了浓厚兴趣，而且他更热衷的是繁复华贵的钟表与灵活奇巧的机械玩具，他是当时世界上收藏数量最庞大的钟表收藏者。
他还特地兴建了国有的“做钟处”并雇佣了几百人专门从事欧洲机械钟表和自动人偶的进口贸易。乾隆皇帝还将科技仪器礼制化，著录在册。所以制作这样一个豪华的天球仪也是一种必须的选择，里面也是充满了大量当时先进的机械技术。
从康熙到雍正再到乾隆，清朝皇帝们对西方知识的兴趣从未减弱，体现出清代中西文化的交流与融合，而精美的金嵌珍珠天球仪就是这一历史的见证。