中国古代的一些天文

　　名称: 新星和超新星

　　简介

　　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。 

　　18世纪末，有人通过望远镜，在天关星附近发现一块外形像螃蟹的星云，取名叫蟹状星云。1921年，科学家发现在蟹状星云中有一颗脉冲星，它是已发现的脉冲星中周期最短的一个，也是迄今所知唯一的全波脉冲星。根据蟹状星云的膨胀速度推算，这颗星应该是公元1054年爆发的一颗超新星产生的。而这颗超新星在我国的史书《宋会要辑稿》上有详细的记载。 

　　自商代到十七世纪末，我国史书共记载了新星、超新星约90颗左右，其中大约有12颗属于超新星，这么丰富而系统的历代新星爆发记录在世界各国中是独一无二的。

太阳黑子

　　名称: 太阳黑子

　　简介

　　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。”这一记录将黑子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。欧洲关于太阳黑子纪事的最早时间是公元807年8月，当时还被误认为是水星凌日的现象，直到意大利天文学家伽利略1660年发明天文望远镜后，才确认黑子是确实存在的。而在此之前，我国历史上已有关于黑子的101次记录，这些记录不但有时间，还有形状、大小、位置以及变化情况等等。难怪美国天文学家海尔会赞叹道：“中国古代观测天象，如此精勤，实属惊人。”他们观测日斑，比西方早约2000年，历史上记载不绝，并且都很正确可信。

古代历法

　　名称: 古代历法

　　简介

　　所谓历法，简单说就是根据天象变化的自然规律，来计量较长的时间间隔、判断气候的变化、预示季节来临的法则。

　　根据月相圆缺变化的周期（即朔望月）来制订的历法叫阴历。

　　以地球围绕太阳的运转周期（即回归年）为根据而制订的历法，叫阳历。

　　我国的古代历法，把回归年作为年的单位，把朔望月作为月的单位，是一种兼顾阳历和阴历的阴阳合历。

　　我国的历法起源很早，相传黄帝首创历法。早期的历法现在只留下片言只语的传说，难以深入考究。最早的成文历法是出现于春秋末年的四分历，它是当时世界上最进步的历法。它的岁实是365.25日，这是当时世界上所使用的最精密的数值。四分历规定19年7闰，十分精确地调整阴阳历，比希腊人发明这个方法要早160多年。

　　汉武帝太初元年（公元前104年）实行《太初历》，它是由西汉时期的民间天文学家落下闳创制的。它是自有科学历法以来，第一部资料完整的传世历法。它规定以正月为岁首，并首次引入了中国独创的二十四节气，首次计算了日月交食的发生周期。历中所采用的行星汇合周期的数值也较为准确。

　　南北朝时期杰出的天文学家、数学家祖冲之编制了《大明历》。它首次引用了岁差，虽然数值精度不高，却是我国历法史上的一次重大改革。祖冲之在《大明历》中还采用了391年中设置144个闰月的新闰周，比古历的19年7闰更为精密。他推算的回归年日数为365.24281日（现测值365.24220日），交点月日数 为27.21223日（现测值27.21222日），这些数值与现测值都很相近。

　　唐代杰出天文学家僧一行编制了《大衍历》。为了制定历法，一行于公元724年主持了我国历史上第一次规模宏大的天文大地测量，使我国在子午线长度的实际测定上走在了世界的前例。《大衍历》的成就主要是正确掌握了太阳周年视运动的规律，纠正了过去历法中把全年平分为二十四节气的错误。

　　元代大天文学家郭守敬制定了《授时历》。郭守敬经过推算，确认南宋杨忠辅制定的《统天历》所用回归年长365.2425日是最为精密的，现今世界通用的格里历的岁实也是这个值，但它比《统天历》和《授时历》晚三百年。郭守敬还大胆废弃了沿用已久的上元积年、日法、并取消了用分数表示天文数据的千年旧习，将历中所有数据改为小数。他所测定的黄赤大距，十分接近近代天体力学公式计算值，法国拉普拉斯对此给予了高度评价。

　　汉元光元年历谱是汉元光元年历谱的一部分，汉元光元年是公元前134年，全历共32简，距今约2000年。1972年于山东银雀山汉墓出土，现存山东博物馆。

　　历谱相当于后世的历书、日历。汉代的历谱多为每日一简，分十二栏，记十二个月中每日的干支，以冬至、立春、夏至、立秋、伏腊等主要节气注历。

星图星表

　　名称: 星图星表

　　简介

　　我国古代取得了大量天体测量成果，为后人留下了很多珍贵的星图、星表。 

　　星表是把测量出的恒星的坐标加以汇编而成的。大约在公元前四世纪的战国时代，魏人石申编写了《天文》一书共８卷，后人称之为《石氏星经》。虽然它到宋代以后失传了，但我们今天仍然能从唐代的天文著作《开元占经》中见到它的一些片断，并从中可以整理出一份石氏星表来，其中有二十八宿距星和115颗恒星的赤道坐标位置。这是世界上最古老的星表之一。 

　　星图是天文学家观测星辰的形象记录，它真实地反映了一定时期内，天文学家在天体测量方面所取得的成果。同时，它又是天文工作者认星和测星的重要工具，其作用犹如地理学中的地图。 

　　早在先秦时期，我国古代天文学家就开始绘制星图。现存最早的描绘在纸上的星图是唐代的敦煌星图。唐敦煌星图最早发现于敦煌藏经洞，1907年被英国人斯坦因盗走，至今仍保存在英国伦敦博物馆内。它绘于公元940年，图上共有1350颗星，它的特点是赤道区域采用圆柱形投影，极区采用球面投影，与现代星图的绘制方法相同，是我国流传至今最早采用圆、横两种画法的星图。

　　1971年在河北省张家口市宣化区的一座辽代墓里发现了一幅星图。该图绘于公元1116年，用于墓顶装饰，星图绘画在直径2.17米圆形范围内，绘制方法为盖图式，图中心嵌着一面直径为35厘米的铜镜，外圈是中国的二十八宿，最外层是源于巴比伦的黄道十二宫，从中可看出在天文学领域内中外文化交流的迹象。

　　1974年在河南洛阳北郊的一座北魏墓的墓顶，又发现了一幅绘于北魏孝昌二年（公元526年）的星图，全图有星辰三百余颗，有的用直线联成星座，最明显的是北斗七星，是淡蓝色的银河贯穿南北。整个图直径7米许。这幅星象图是我国目前考古发现中年代较早、幅面较大、星数较多的一幅。

　　现存在苏州博物馆内的苏州石刻天文图，是世界现存最古老的石刻星图之一，刻于公于1247年（南宋丁未年），主要依据公元1078～1085年（北宋元丰年间）的观测结果。图高约2.45米，宽约1.17米，图上共有星1434颗，位置准确。全图银河清晰，河汉分叉，刻画细致，引人入胜，在一定程度上反映了当时天文学的发展水平。

彗星

　　名称: 彗星

　　简介

　　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，形状好象一把大扫帚，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。哈雷彗星是一颗周期彗星，每76年出现一次，从鲁文公十四年开始到清代宣统二年（公元1910年）止，哈雷彗星出现过31次，每次出现，我国都有详细的记录。如《史记·秦始皇本纪》记载：“始皇七年，彗星先出东方，见北方，五月见西方，……彗星复见西方十六日。”这段记载的年、月、日数，位置和近代科学家推算的完全相符。到战国时代，我国对彗星的观测已经积累了比较丰富的经验。长沙马王堆三号汉墓帛书中有画着各种形态的彗星图29幅，这些彗星的彗尾有宽有窄，有长有短，有直有弯，条数也不等，彗星的头部有的是一个圆圈或圆点，有的是圆圈中心还有一个小圆点或者圆圈，这说明当时的人们已经注意到彗星的不同形态，其观测的精确程度就今天来看，也是有科学价值的。关于彗尾的成因，中国也较早就有了比较正确的解释，《晋书·天文志》记载：“彗体无光，傅日而为光，故夕见则东指，晨见则西指。在日南北，皆随日光而指。顿挫其芒，或长或短……”。而欧洲直到十六世纪以前一直误认为彗星是大气中的一种燃烧现象。

　　中国的彗星观测成果，得到近代西方天文学家的高度赞扬。法国人巴尔代二十世纪五十年代在研究《彗星轨道总表》之后曾说：“彗星记载最好的（除极少数例外），当算中国的记载。”

日食

　　名称: 日食

　　简介

　　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。

　　当日食发生时，本来光芒四射的太阳会突然变得暗淡无光，成为一个暗黑的圆面，星星却出现在白日的天空，这样的奇特景象，对于不了解其原因的古人来说是一件惊天动地的大事，自然成为了中国先民们重点观测的天象。早在三千多年前，殷墟甲骨文中就有关于日食的记载。《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%。

　　日食的发生具有一定的周期性。我国是世界上较早发现日食周期的国家之一。西汉末年刘歆总结出一种周期，认为135个月中要发生23次日食。大约从公元三世纪起我国就能预报日食初亏和复圆的方向，到了唐代对于日食的预报已经比较准确了。

流星

　　名称: 流星

　　在繁星密布的夜空中，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，好象下雨一样，这就是壮观的流行雨现象。流星和流星雨是行星际空间中叫作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。

　　中国人不仅记录流星，而且能准确地指出陨石的来历：“星坠至地，则石也”（见于《史记·天官书》。）而在欧洲，公元1768年曾发现三块陨石，对此巴黎科学院推举拉瓦锡做研究，他得出的结论却是：“石在地面，没入土中，电击雷鸣，破土而出，非自天降。”一直到公元1803年欧洲人才知道陨石的由来。

水运仪象台

　　名称: 水运仪象台

　　水运仪象台是以水为动力来运转的天文钟。苏颂和韩公廉于宋元祜元年（公元1086年）开始设计，到元祜七年全部完成。台高约12米,宽约7米，最上层设置浑仪且有可以开闭的屋顶，这已具现代天文台的雏型。中层是浑象，下层是报时系统。这三部分用一套传动装置和一组机轮联接起来，用漏壶水冲动机轮，带动浑仪、浑象、报时装置一起转动。可通过控制匀速流动的水来调节枢轮向某一方向等时转动，使浑仪和浑象的转动与天体运动保持同步。在报时装置中巧妙地利用了160多个小木人，钟、鼓、铃、钲四种乐器，不仅可以显示时、刻，还能报昏、旦时刻和夜晚的更点。水运仪象台的机械传动装置，类似现代钟表的擒纵器，被英国的李约瑟认为“很可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

　　水运仪象台在公元1127年金兵攻陷汴梁时遭到破坏。南宋时期，秦桧曾派人寻找苏颂后人并访求苏颂遗书，还请教过朱熹，想把水运仪象台恢复起来，结果始终没有成功。从此，水运仪象台只能作为史书上的记载见证着中国古代天文仪器和机械制造所曾经达到的一个高峰。

登封测景台

　　名称: 登封测景台

　　中国古代天文观测台，位于河南省登封县境内，1279年元代天文学家郭守敬设计制造。观景台平面呈正方形，边长16米余，台高9.40米，台北面石圭长31.19米，俗称量天尺。量天尺和观景台构成一个巨型圭表，石圭居于子午线方向。圭面中心和两旁均有刻度以测量影长。根据台上横梁在石圭上投影的长短变化，确定春分、夏至、秋分、冬至，划分四季。为了观测的准确，郭守敬还发明了“景符”，即用一个宽二寸、长四寸的铜叶，上面穿小孔，放于支架上在圭面上来回移动，利用小孔成像的原理，把太阳和表横梁经过景符小孔清晰实在、细若发丝地投影在圭面上。当梁影平分日像时，即可度量日影长度。

假天仪

　　 名称: 假天仪

　　一般的浑象，大都是人站在球外边看，这对于计算坐标和观察星空有它方便的地方，但对于象征天穹来说，还不够逼真。宋代的苏颂、韩公廉共同研制了一个能从内部观看形象的设备。它在球面相应于天空星象的位置凿有小孔，人进到球内，可以看到点点光亮如天上繁星，转动球体，则“中星、昏、晚（晓），应时皆见于窍中。”这种假天仪可说是近代天象仪的祖先。

浑仪

　　名称: 浑仪

　　浑仪是以浑天说为理论基础制造的测量天体的仪器。 

　　浑天说是我国古代的一种重要宇宙理论，认为"浑天如鸡子，天体圆如蛋丸，地如鸡中黄"，天内充满了水，天靠气支撑着，地则浮在水面上。天的大圆分为365.25度，浑天旋轴两端分别称为南极、北极，赤道垂直于天极，黄道斜交着天的大圆，黄赤道交角为24度。 

　　浑仪正是以此为基础而设计的。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。由于浑仪的圈环过于复杂，遮掩天区，影响观测，所以元代的天文学家郭守敬将其简化，创制了简仪。

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。它包括相互的赤道装置和地平装置，以地球环绕太阳公转一周的时间 365.25 日分度。简仪的赤道装置用于测量天体的去极度和入宿度（赤道坐标），与现代望远镜中广泛应用的天图式赤道装置的基本结构相同。它由北高南低两个支架，托着正南北方向的极轴，围绕极轴旋转的是四游双环，四游环上的窥管两端安有十字丝，这是后世望远镜中十字丝的鼻祖。极轴南端重迭放置固定的百刻环和游旋的赤道环。为了减少百刻环与赤道环之间的摩擦，郭守敬在两环之间安装了四个小圆柱体，这种结构与近代“滚柱轴承”减少摩擦阻力的原理相同。简仪的地平装置称为立运仪，它与近代的地平经纬仪基本相似。它包括一个固定的阴纬环和一个直立的、可以绕铅垂线旋转的立运环，并有窥管和界衡各一。这个装置可以测量天体的地平方位和地平高度。简仪的底座架中装有正方案，用来校正仪器的南北方向。在明制简仪中正方案改为日晷。

　　简仪的创制，是我国天文仪器制造史上的一大飞跃，是当时世界上的一项先进技术。欧洲直到三百多年之后的1598年才由丹麦天文学家第谷发明与之类似的装置。

　　郭守敬创制的简仪，在清康熙五十四年（公元1715年）被传教士纪理安当作废铜给熔化了。现在保存在南京紫金山天文台的简仪是明代正统二年到七年（公元1437－1422年）间的复制品。

浑象

　　浑象是一种表演天体视运动的仪器。它把太阳、月亮、二十八宿等天体以及赤道和黄道都绘制在一个圆球面上，能使人不受时间，随时了解当时的天象。白天可以看到当时在天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；阴天和夜晚也能看到太阳所在的位置。用它能表演太阳、月亮以及其他星象东升和西落的时刻、方位，还能形象地说明夏天白天长，冬天黑夜长的道理等。 

　　我国的第一架浑象大约是公元前70～50年间耿寿昌创制的。后来历代都十分重视浑象的制造工作，张衡、一行、苏颂等许多天文学家都曾进行过设计，这些实物现在都没有了，仅存的清代天体仪可算是古代浑象的仿制品。