古代天文学

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  历法与天文学的发展是紧密相联的,中国是世界上产生天文学最早的国家之一,也是最早有历法的国家之一。远在5000多年前,中国就有了《阴阳历》,每年366天。商代(公元前1600年~公元前1066年)时期,已有专门的官员负责天文历法,当时采用的是《阴阳合历》,将闰月放在岁末,称为“十三月”。西周(公元前1066年~公元前771年)时期,天文学家用圭、表测量日影,确定冬至、夏至和一年的二十四个节气,来指导农牧业生产。

  西汉(公元前206年~公元23年)汉武帝时,命令官员在古历的基础上重新制定了新的历法——《太初历》(公元前104年成书),沿用200余年。东汉(公元25年~公元220年)初年,国家又制定了《四分历》。魏晋南北朝(公元220年~公元518年)时期,祖冲之制定《大明历》,首次将岁差计算入内,每年365.2428天,与现在的精确测量值仅相差52秒。

  唐代(公元618年~907年)著名天文学家僧一行经过数年的测量后制定了中国历史上最全面最详尽的历书——《大衍历》。该书共七部分,包括:计算朔月,望月的方法,计算二十四节气及昼夜长短的方法,计算太阳,月亮运动,计算五大行星的运动,七十二侯,六十四卦,以及预测日食,月食等。这个历

  法对中国历法史影响很大,在明末采用西欧方法编历之前,历次修订历法都是仿照它的结构进行的。

  北宋时期(公元960年~公元1127年)沈括制订了依据时令气节而定的《十二气节历》,撤销闰月,与现行的公历主张一致。元朝(公元1279年~公元1368年)郭守敬在实际观测的基础上,吸取了前人的经验,加上自己的创见,编订了中国最优秀的历法《授时历》。废除了上元积年的日法,创立了招差法,孤矢割圆术,精确而圆满地解决了古历中定朔、闺月安排,二十四节气安排,预推日、月食日期、时刻和见食情的四个主要问题。

  从明朝(公元1368年~公元1644年)万历年间开始,中国历法引入西学,清代(公元1644年~公元1911年)初期顺治时,德国传教士汤若望等人编制《时宪历》。公元1912年,中国开始使用公历,但同时使用农历,其实质上仍是《时宪历》。

  上古人们认为宇宙有一位至高无上的主宰,称为“帝”或“上帝”。在上古文献里,天和帝常常成为同义词。自然现象各有它的人格化的主持者,如风师谓之飞廉,雨师谓之屏翳,云师谓之丰隆,日御谓之羲和月御谓之望舒。(这些名字,主要用作古诗赋中的辞藻。)可删,因为“丰隆”、“羲和”、“望舒”在《黄帝内经》中用以论述自然界气候变化对人体的影响。

  出于农耕民族掌握四季变化的需要,古人观测天象是很勤的,殷商时代的甲骨文就有了某些星名和日食、月食的记载,《尚书》、《诗经》、《春秋》、《左传》、《国语》、《尔雅》等书有许多关于星宿的叙述和丰富的天象记录,史记有《天官书》,《汉书》有《天文志》。

  “三代以上,人人皆知天文。“七月流火”,农夫之辞也。“三星在户”,妇人之语也。“月离于毕”,戍卒之作也。“龙尾伏辰”,儿童之谣也。后世文人学士,有问之而茫然不知者矣。”

  一、七政、五纬:古人把日月和金木水火土称七政,也叫七曜。其中金木水火土合起来又称五纬。

  金星古称明星,又名太白,这是因为它光色银白,亮度特强。《诗经》的“子兴视夜,明星有灿”(《郑风·女曰鸡鸣》),“昏以为期,明星煌煌”(《陈风·东门之杨》)都是指金星说的。金星黎明见于东方叫“启明”,黄昏见于西方叫“长庚”。

  需要注意的是,先秦古籍中谈到天象时所说的水并不是指行星中的水星,而是指恒星中的定星(营室),即室宿,在西方则为飞马坐的αβ两星。如《左传庄公十九年》 “水昏而正栽”。先秦古籍中谈到天象时所说的火也不是指行星中的火星,而是恒星中的大火,特指心宿二,在西方则天蝎座的α星,如《诗经》中的“七月流火”。

  古人观测日月五星的运行是以恒星为背景的,因为恒星相互间的位置相对稳定不变,可以用它们来做日月五星运行所到的位置。古人选取黄道赤道附近的二十八星宿作为坐标。下面先介绍一下黄道、赤道。

  黄道是古人假想的太阳周年运行轨道。地球沿着自己的轨道国境线太阳公转,从地球轨道不同的位置上看太阳,则太阳在天球(为研究天文而假想的,通常是以地球为中心,无限长为半径的球体)上的投影的位置也不尽相同。这种视位置的移动叫做太阳的视运动,大阳周年的视运动轨迹就是黄道。

  星宿不是一颗星,而是邻近若干得的集合。古人把比较靠近的几颗恒星联系起来,东西南北各有七宿,每七宿,想象成一种动物,称为二十八宿:

  (亢音kang4, 氐音di1,箕音ji1,昴音mao3,觜音zi1,参shen1,轸zhen3)。苍龙、玄武、白虎和朱雀称为四象。玄武是一种龟蛇合体的动物。

  古人以二十八宿来观测日月和五个行星的运行。了解了这一点,古书上的一些内容就不难懂了。《尚书》“月离于毕”指的是月亮附于毕宿(离通丽,附着的意思);《论衡》“荧惑守心”指的是火星位于心宿;《诗经》“太白食昴”指金星遮蔽了昴宿。

  二十八宿不仅用于观测日月五星,有的还是古人测定岁时季节的观测对象。上古时代,人们认为初昏时参宿在南方就是春季正月,心宿在正南方就是夏季五月等。另外,古人还按上述二十八宿为主体,把黄道附近的一周天按照由西向东的方向分为28个不等分。所以在这个意义上说,二十八宿就意味着28个不等分的星空区域了。

  古代对星空的分区,除了二十八宿以外,还有所谓三垣。既然紫微垣、太微垣、天市垣。

  古人在黄河流域的北天上空,以北极星为标准,集合周围其它各星,合为一区,名曰紫微垣。在紫微垣外,在星张翼轸以北的星区是太微垣;在房心箕斗以北的星区是天市垣。

  北斗七星在古代天文也占有重要地位。北斗是由天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光七星组成的。古人把这七星联系起来想像成舀酒的斗形。天枢、天璇、天玑、天权为斗身,古曰魁;玉衡、开阳、摇光为斗柄,古曰杓。北斗七星属于大熊座。

  古人很重视北斗,因为可以利用它来辨方向,定季节。把天璇、天枢连成直线并延长五倍距离,就可以找到北极星,而北极星是北方的标志。北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间,出现在于天空不同的方位。人们看起来它在围绕着北极星转动,所以古人又根据初昏时斗柄所指的方向来决定季节:斗柄指东,天下皆春;斗柄指西,天下皆秋;斗柄指南,天下皆夏;斗柄指北,天下皆冬。

  古人为了说明日月五星的运行和节气的变换,黄道附近一周天按照由西向东的方向分为十二等分,称为十二次。每次中都有二十八宿中的某些星宿作为标志。由于十二次是等分的,而二十八宿广狭不一,所以十二次各次的起止界限不能宿与宿之间的界限一致,有些宿是跨属于相邻的两个次的。列表如下:

  外国古代把黄道南北各八度以内的空间称为黄道带,也自西向东分为十二等分。起止界限与中国的十二次略有差异,大致对照如下:

  古人创立十二次主要有两个用途:第一:用来指示太阳所在的位置,以说明节气的变换,例如太阳在星纪中交冬至,在玄枵中交大寒。第二,用来说明岁星(木星)每年运行所到的位置,并拒以纪年,例如说某年“岁在星纪”,次年在“岁在玄枵”等。

  十二次的名称,多和各自所属的星宿有关。例如大火是次名,同时又是心宿的星名。鹑首鹑火鹑尾,其所以名鹑,显然又和南方朱雀有关,朱雀七宿也正属于这天宿内。

  古人是把天上的星宿和地上的州域联系起来看的。在春秋战国时代,人们根据地上的区域来划分天上的星宿,把天上的星宿分别指配于地上的州图,使它们相互对应。说某星是某国的分星,某某星宿是某某州国的分野,这种看法,即是“分野”的概念。

  古人的建立分野的目的在观察天象,以占卜地上所配州国的吉凶。《论衡》中谈到荧惑守心时就说:“荧惑,天罚也;心,宋分野也。视当君。”对野有了了解,就可以知道古代作家在写到某地区时会连写到这个地区相配的星宿。如庚信《衷哀江南赋》:以鹑首而赐秦,天何为而此醉,王勃《滕王阁序》,“”,李白《蜀道难》“扪参历井”。指的就是所描绘的地方的星宿分野。

  古代是把天象的变化和人事的吉凶联系到一起的。如日食是上帝对当政者的警告,彗星的出现象征关兵灾。岁星正常运行到某某星宿,则地上与之相配的州国就会五谷丰登,而荧惑运行到某一星配,这个地区就会有灾祸等。古人还认为,一些天象的变化还是水旱、饥馑、疾疫、盗贼等自然、社会现象的预兆。

  中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一,天文学也是中国古代最发达的四门自然科学之一,其他包括农学、医学和数学,天文学方面屡有革新的优良历法、令人惊羡的发明创造、卓有见识的宇宙观等,在世界天文学发展史上,无不占据重要的地位。 中国古代天文学从原始社会就开始萌芽了。公元前24世纪的帝尧时代,就设立了专职的天文官,专门从事“观象授时”。早在仰韶文化时期,人们就描绘了光芒四射的太阳形象,进而对太阳上的变化也屡有记载,描绘出太阳边缘有大小如同弹丸、成倾斜形状的太阳黑子。

  公元16世纪前,天文学在欧洲的发展一直很缓慢,在从2世纪到16世纪的1000多年中,更是几乎处于停滞状态。在此期间,中国天文学得到了稳步的发展,取得了辉煌的成就。中国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面,即:天象观察、仪器制作和编订历法。

  中国最早的天象观察,可以追溯到好几千年以前。无论是对太阳、月亮、行星、彗星、新星、恒星,以及日食和月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象,都有着悠久而丰富的记载,观察仔细、记录精确、描述详尽、其水平之高,达到使今人惊讶的程度,这些记载至今仍具有很高的科学价值。在中国河南安阳出土的殷墟甲骨文中,已有丰富的天文象现的记载。这表明远在公元前14世纪时,我们祖先的天文学已很发达了。举世公认,中国有世界上最早最完整的天象记载。中国是欧洲文艺复兴以前天文现象最精确的观测者和记录的最好保存者。

  中国古代在创制天文仪器方面,也作出了杰出的贡献,创造性地设计和制造了许多种精巧的观察和测量仪器。中国最古老、最简单的天文仪器是土圭,也叫圭表。它是用来度量日影长短的,它最初是从什么时候开始有的,已无从考证。 此外,西汉的落下闳改制了浑仪,这种中国古代测量天体位置的主要仪器,几乎历代都有改进。东汉的张衡创制了世界上第一架利用水利作为动力的浑象。元代的郭守敬先后创制和改进了10多种天文仪器,如简仪、高表、仰仪等。世界天文史学界公认,中国对哈雷彗星观测记录久远、详尽,无哪个国家可比。中国公元前240年的彗星记载,被认为是世界上最早的哈雷彗星记录从那时起到1986年,哈雷彗星共回归了30次,中国都有记录。1973年,中国考古工作者在湖南长沙马王堆的一座汉朝古墓内发现了一幅精致的彗星图,图上除彗星之外,还绘有云、气、月掩星和恒星。天文史学家对这幅古图做了考释研究后,称之为《天文气象杂占》,认为这是迄今发现的世界上最古老的彗星图。早在2000多年前的先秦时期,我们的祖先就已经对各种形态的彗星进行了认真的观测,不仅画出了三尾彗、四尾彗,还似乎窥视到今天用大望远镜也很难见到的彗核,这足以说明中国古代的天象观测是何等的精细入微。

  古人勤奋观察日月星辰的位置及其变化,主要目的是通过观察这类天象,掌握他们的规律性,用来确定四季,编制历法,为生产和生活服务。中国古代历法不仅包括节气的推算、每月的日数的分配、月和闰月的安排等,还包括许多天文学的内容,如日月食发生时刻和可见情况的计算和预报,五大行星位置的推算和预报等。一方面说明中国古代对天文学和天文现象的重视,同时,这类天文现象也是用来验证历法准确性的重要手段之一。测定回归年的长度是历法的基础??连续两次冬至的时刻,它们之间的时间间隔,就是一个回归年。 根据观测结果,中国古代上百次地改进了历法。郭守敬于公元1280年编订的《授时历》来说,通过三年多的两百次测量,经过计算,采用365.2425日作为一个回归年的长度。这个数值与现今世界上通用的公历值相同,而在六七百年前,郭守敬能够测算得那么精密,实在是很了不起,比欧洲的格里高列历早了300年。 中国的祖先还生活在茹毛饮血的时代时,就已经懂得按照大自然安排的“作息时间表”,“日出而作,日入而息”。太阳周而复始的东升西落运动,使人类形成了最基本的时间概念--“日”,产生了“天”这个最基本的时间单位。大约在商代,古人已经有了黎明、清晨、中午、午后、下午、黄昏和夜晚这种粗略划分一天的时间概念。计时仪器漏壶发明后,人们通常采用将一天的时间划分为一百刻的做法,夏至前后,“昼长六十刻,夜短四十刻”;冬至前后,“昼短四十刻,夜长六十科”;春分、秋分前后,则昼夜各五十刻。尽管白天、黑夜的长短不一样,但昼夜的总长是不变的,都是每天一百刻。 包括天文学在内的现代自然科学的极大发展,最早是从欧洲的文艺复兴时期开始的。文艺复兴时期大致从14世纪到16世纪,大体相当于中国明初到万历年间。中国天文史学家认为,这200年间,中国天文学的主要进展至少可以列举以下几项:翻译阿拉伯和欧洲的天文学事记;从公元1405-1432年的20多年间,郑和率领舰队几次出国,船只在远洋航行中利用“牵星术”定向定位,为发展航海天文学作出了贡献;对一些特殊天象作了比较仔细的观察,譬如,1572年的“阁道客星”和1604年的“尾分客星”,这是两颗难得的超新星。

  中国古代观测天象的台址名称很多,如灵台、瞻星台、司天台、观星台和观象台等。现今保存最完好的就是河南登封观星台和北京古观象台。

  中国还有不少太阳黑子记录,如公元前约140年成书的《淮南子》中说:“日中有踆乌。”公元前165年的一次记载中说:“日中有王字。”战国时期的一次记录描述为“日中有立人之像”。更早的观察和记录,可以上溯到甲骨文字中有关太阳黑子的记载,离现在已有3000多年。从公元前28年到明代末年的1600多年当中,中国共有100多次翔实可靠的太阳黑子记录,这些记录不仅有确切日期,而且对黑子的形状、大小、位置乃至分裂、变化等,也都有很详细和认真的描述。这是中国和世界人民一份十分宝贵的科学遗产,对研究太阳物理和太阳的活动规律,以及地球上的气候变迁等,是极为珍贵的历史资料,有着重要的参考价值。

  《史记·秦始皇本纪》记载的秦始皇七年(公元前240年)的彗星,各国学者认为这是世界上最早的哈雷彗星记录。从那时起到1986年,哈雷彗星共回归了30次,中国史籍和地方志中都有记录。实际上,中国还有更早的哈雷彗星记录。中国已故著名天文学家张钰哲在晚年考证了《淮南子·兵略训》中“武王伐纣,东面而迎岁,……彗星出而授殷人其柄”这段文字,认为当时出现的这颗彗星也是哈雷彗星。他计算了近四千年哈雷彗星的轨道,并从其他相互印证的史料中肯定了武五伐纣的确切年代应为公元前1056年,这样又把中国哈雷彗星的最早记录的年代往前推了800多年。

  中国古代对著名的流星雨,如天琴座、英仙座、狮子座等流星雨,各有好多次记录,光是天琴座流星雨至少就有10次,英仙座的至少也有12次。狮子座流星雨由于1833年的盛大“表演”而特别出名。从公元902~1833年,中国以及欧洲和阿拉伯等国家,总共记录了13次狮子座流星雨的出现,其中中国占7次,最早的一次是在公元931年10月21日,是世界上的第二次纪事。从公元前7世纪算起,中国古代至少有180次以上的这类流星雨纪事。

  一提起古人对于宇宙的认识,我们不由自主的便会认为古人的宇宙观是“天圆地方”。其实这是一种刻板印象,古人对于宇宙的认识是非常先进与丰富的,甚至与西方近代以来的天文学相比也显得毫不逊色。

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