為什麼水運儀象臺的水車轉動，可以帶動正面報時的人偶、以及上層的渾象與渾儀運轉呢？答案就是齒輪。雖然齒輪的原理很簡單，但是很多小朋友或小小朋友可能沒有真正玩過齒輪，或許就聽不懂為什麼水運儀象臺會「轉」的原理。所以我想要推薦一組齒輪的模型，可以讓爸爸媽媽實際帶著小朋友一起操作，來認識齒輪的原理。
人類文化廳
大洋洲
中國科學與技術
中國科學與技術展示區－透過認識中國古代科學與技術的發展，瞭解這些發展持續對人類生活造成的影響與改變，以探究現今豐富又多采的科技文明是如何演變而來。
認識水運儀象臺－自己幫自己導覽
我一直都很喜歡那座矗立在科博館人類文化廳入口處的水運儀象臺，他也是觀眾進到科博館一定會「路過」的巨大展示品。但是一般觀眾很少真正瞭解水運儀象臺背後的神秘機械構造，更別提水運儀象臺二樓的天文觀測和展示設備，很多觀眾甚至不知道他們原來是同一座展示品。為了讓更多觀眾認識這座科博館的鎮館之寶，我特別拜託兩位年輕的電腦插畫師幫忙，用簡單的圖示來幫助大家認識水運儀象臺。希望大家也會和我一樣，喜歡上這座集古代科技與工藝精華的作品－水運儀象臺。
立運環－簡儀中的地平觀測系統
簡儀前方的立運環屬於地平觀測系統，觀測天體所在位置的水平方位與垂直仰角，類似今日觀測儀器的經緯儀，與簡儀主要的赤道儀類型觀測系統不同。
簡儀的操作－認識中國古代天文觀測的座標系統
中國古代天文觀測的座標系統與現今的天球（赤道）座標系統相近，但不完全一樣。相較於天球座標系統以地球表面的經緯度延伸為天球的赤經、赤緯座標，中國古代天文學則是以天極（天球北極）為參考點測量去極度（類似緯度方向），並以二十八宿為參考測量入宿度（類似經度方向）的座標系統。
天球座標系統簡介
為了描述天上星體的位置，我們在天空中建立了類似地球經緯度的座標系統。
簡儀提升觀測精確度的設計－刻度與窺衡的改進
從設置簡儀的水平、方位和極軸時，所採用的水渠、正方案和定極環的設計，我們已經可以發現簡儀的設計對於提升觀測準確度做了相當多努力。而百刻環刻度的設定與窺衡的改進，更是進一步提升簡儀觀測準確度的重要設計。
簡儀的設置－正方案與定極環的運用
簡儀最重要的觀測設計近似今日赤道儀的原理，因此在設置簡儀的時候，必須完成：水平、正對北方、以及對準天極（天球北極）三個步驟，利用了底座水渠、正方案與定極環的設計。
簡儀
隨著天文觀測的結果越來越多，也越來越精確，於是中國古代的天文學家也一一將這些觀測天文所得到的規律和特徵裝置到觀測儀器上頭。所以觀察北宋時期蘇頌所製作的渾儀（在水運儀象臺的頂層），可以發現天文觀測儀器上有各種環圈層層疊疊地套接在一起。不僅製作困難，環圈也阻擋了觀測時的視線。於是天文觀測儀器的構造開始朝向簡單化設計，去除掉用在演示天體運行的環圈，只保留觀測需要用到的環圈。最後由元代的天文學家郭守敬設計出簡儀，將中國古代天文觀測技術推向了頂峰。