中国古代天文学

中国古代天文学 天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时候，人们为了指示方 向，确定时间和季节，就自然会观察太阳、月亮和星星在天空中的位置，找出它的 随时间变化的规律，并在此基础上编制历法，用于生活和农牧业生产活动。从这一 点上来说，天文学是最古老的自然科学学科之一。早期天文学的内容就其本质来说 就是天体测量学。 中国古代的天象纪事 早在新石器时代，中国的先民们就注意到物侯和天象的周期变化有密切的联 系，于是开始了对日、月等天象的观察。此后，中国人长期不断地辛勤致力于天象 的观察和记录，取得了辉煌的成就，留下了关于太阳黑子、彗星、流星、新星等的 各种记录。这些天象纪事不仅内容详实，年代延续，其中许多还是世界上最早的记 录，至今对于现代天文学的研究仍起到重要的作用，是一份极为珍贵的文化遗产。 日出黄有黑气——黑子的记录 黑子是太阳表面的气体漩涡，由于其温度比太阳其它部分的温度低，所以光芒 也较之其它处幽暗一些，从地球上看仿佛是太阳表面出现了黑色的斑点或斑块，所 以又称日斑。 关于太阳黑子，中国有世界上最早的观测记录。大约在公元前140 年前的《淮南子》一书中就有“日中有踆乌”的记述。现今世界公认的最早的太阳 黑子记事，是载于《汉书?五行志》中的河平元年(公元前 28 年)三月出现的太阳黑 子:“河平元年„„三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”这一记录将黑 子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。 有星孛入于北斗——彗星的记录 彗星是绕太阳运行的一种质量较小的天体，呈云雾状的独特外貌。彗星包括彗 发、彗核、彗尾三部分。彗尾是彗星离太阳近时，彗发变大，太阳风和太阳的辐射 压力把彗发的气体和微尘推开生成的，形状像一把大扫帚，所以在中国民间又把彗 星叫做“扫帚星”。中国对彗星的观测和研究已有四千多年历史，拥有世界上最 早、最完整的彗星记录。我国古代称彗星为“星孛”，《春秋》上记录了鲁文公十 四年(公元前 613 年)出现的彗星:“秋七月，有星孛入于北斗。“这是关于哈雷彗 星的最早记录。 朔月辛卯日有食之——日食的记录 日食是一种太阳被月球遮蔽的现象。当月球在绕地球运行过程中，有时会走到 太阳和地球中间，这时月球的影子落到地球表面上，位于影子里的观测者便会看到 太阳被月球遮住，这就是日食。书经?胤征篇》记载:“乃季秋月朔，辰弗集于房 „„，瞽奏鼓，啬失驰，遮人走„„”，描述了夏代仲康元年日食发生的时候人们惊慌 失措的场面。《诗经?小雅》中还以诗歌的形式记载着发生的日食:“十月之交，朔 日辛卯，日有食之”。从我国春秋时期到清代同治十一年(公元前 770 年——公元 1874 年)，有记载的日食共 985 次，其中年月不符，无日食可考的仅有 8 次，不及 总数的 1%。 夜中星陨如雨——流星的记录 繁星密布的夜空中，常常能看到一道白光一闪而逝，这就是流星。有时候还能 看到天空的某个区域有无数亮光四下飞流，好像下雨一样，这就是壮观的流行雨现 象。流星和流星雨是行星际空间中称为流星体的尘粒和固体块闯入地球大气圈同大 气摩擦燃烧产生的光迹。 中国人对流星群、流星的记载，早于其他国家。古书《竹书纪年》中就有关于 流星的记录:“夏帝癸十五年，夜中星陨如雨。”《左传》的记载，鲁庄公七年 “夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨”，是世界上最早的天琴座流星雨记 录。我国古代的流星雨记录达 180 次之多。 星见于房——新星和超新星的记录 某些通常很暗的星星，突然爆发出比原来的亮度强几千到几百万倍的光，叫新 星，有的亮度增强到一亿乃至几亿倍，叫超新星。以后它们又逐渐暗弱下去，好象 在星空中做客一般，所以被古人称之为“客星“。 我国对新星和超新星的出现早有记载。商代甲骨卜辞中就记载了大约公元前十 四世纪出现于天蝎座 α 星附近的一颗新星。《汉书?天文志》中记载有:“元光元 年五月，客星见于房。”这记录的是公元前 134 年出现的一颗新星，这颗新星是中 外史书中均有记载的第一颗新星，与其他国家的记载比，我国的记载不仅写明了时 间，还写明了方位，因此法国天文学家比奥在著《新星汇编》时把《汉书》的记载 列为首位。 甘石星经 《甘石星经》是世界上最早的天文学著作。在长期观测天象的基础上,战国时 期楚人甘德(今属湖北)、魏人石申(今属河南开封)各写出一部天文学著作。后人把 这两部著作合起来,称为《甘石星经》。 书中详细记载了五星之运行情况，以及它们的出没规律，并肉眼记录木卫二 (甘德所载，1981 年席泽宗指出，但国际上未被承认)。书中记录 800 多个恒星的 名字，并划分其星官，其体系对后世发展颇有深远影响。书中提及日食、月食是天 体相互掩食的现象。(为纪念石申之发现，月球上有一座环形山以其姓名命名) 中国古代关于天体的结构的学说 盖天说: 產生于战国前，是中国最古老的天文学说，现见于汉代的《周髀算经》。盖天 说的主体是「天圆地方」，然而后来人们活动范围扩大，学说演变成天地均圆。天 地像反转的盘子，天盖于地。此说主要用 以解释四季变化。 浑天说: 浑天说主要于汉代以后开始流行，他们主张天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡 中黄，天外为气，天内有水而地漂于水上。天之一半于地上，半于地下，运转不 息。 他们把天球分为几部分:近北极有恆显圈，全年可见;近南极有恆隐圈，于地 平下，永不可见;中间的圆周是天球赤道。由于浑天说有可以可被量化的性质(包括 相似三角形的等比关係和勾股弦定理等几何定理)，可作反复计算和验证。他们曾 有「日影千里差一寸」的假设，唐朝开元年间被测量结果否定了，但浑天说反而可 以发扬光大。这就是因为浑天说有科学性的原故。 浑天说虽然在汉代便开始有不错的理论支持，而且能解释盖天说难以解释之 处。但直至唐代的实地论证后方能结束和盖天说的争论，原因大概是人们心理上难 以接受大地漂浮和日月星夜晚泡于水中的假设。 宣夜说: 是一种和前两说相当不同的一套宇宙论。可能形成于战国时期，而记载于《晋 书?天文志》。盖天与浑天二说均认为天空如一壳，日月与星附于壳上。宣夜说认 为，固体天壳并不存在，天之所以是蓝色，是因为离开我们太远了。天是个充满气 的虚空处，日月众星均只是浮游其 中的发光气体，受气体的推动而活动。天地均无限，天体之间亦互不干涉。 中国古代的天体测量仪器 浑仪 浑仪是以浑天说为理论基础制造的测量天体的仪器。我国浑仪的发明大约是在 公元前四世纪至 公元前一世纪之间(即战国中期至秦汉时期)。早期的浑仪比较简 单，经过历代天文学家的改进，到了唐代，由天文学家李淳风设计了一架比较精密 完善的浑天黄道仪。整个仪器分为三层，外层叫六合仪，包括地平圈、子午圈和赤 道圈。中层叫三辰仪，是由白道环、黄道环和赤道环构成。里层叫四游仪，包括一 个四游环和窥管。现存明制浑仪基本就是这种结构，所不同的是取消了三辰仪中的 白道环，而加上了二分环和二至环。但浑仪的圈环过于复杂，遮掩天区，影响观 测。 简仪 元代天文学家郭守敬于公元 1276 年创制的一种测量天体位置的仪器。因将结 构繁复的唐宋浑仪加以革新简化而成，故称简仪。它包括相互独立的赤道装置和地 平装置，以地球环绕太阳公转一周的时间