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深扒中国古代科技史,历史中记载的天文历法,古人智慧结晶

《五星占》是1973年底在湖南长沙马王堆三号汉墓发掘出土的大批帛书中的一篇。

《五星占》约8000字,共分木星、金星、火 星、上星、水星、五星总论、木星行度、土星行度和金星行度等九章,内含大量天文星占的文字,多是战国时期甘德《天文星占》8卷和石申夫《天文》8卷中占文 的遗存,其中以甘氏的占文最多。《五星占》载有自秦始皇元年(前246年)至汉文帝三年(前177年)间木星、土星和金星的位置,还记载了3颗行星的会合 周期,分别是:金星:584.40日,该值与理论值之差为0.48日;木星:395.44日,该值与理论值之差为3.44日;土星;377日,该值与理论 值之差为1.09日。这表明当时对行星运动的观察已有相当高的水平。

《五星占》被认为是目前所知年代确切可考的中国星占文献中最古老的。

石氏星表是世界最古老的星表。星表是把测量出的恒星的坐标,常常还连同其他特性加以汇编而成的。石氏星表是今人根据唐代的天文着作《开元占经》中记录 的《石氏星经》中的一些片段整理而成的,仅仅是《石氏星经》的一部分内容。《石氏星经》是中国战国时代天文学家石申所编,它到宋代以后就失传了,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。

“石氏星表”是后世进行许多天体测量的基础。诸如测量日、月、行星的位置和运动,都要用到其中二十八宿距星的数据,因此,它是我国天文历法中重要的基本数据。希腊最早的星表要比“石氏星表”晚得多。

水运浑象是世界上最早的自动天文仪器。汉代着名的天文学家张衡(78~139年)创制。

水运浑象的主体是一个大空心铜球,代表天 球,上面布满了星辰,球的一半隐没在地平圈下面,另一半显露在地平圈上面,就像人们看到的天穹一样。水运浑象是以补偿式漏壶的流水作为动力,通过在浑象内 部设置的一套齿轮系机械传动装置,实现可自动和近似正确地演示天体的周日运动。此外,浑象还带动着一个称为“瑞轮蓂荚”的机械日历,可随月亮的盈亏演示一 个朔望月中日期的推移,是一种自动的机械日历。

圭表是我国古代度量日影长度的一种天文仪器,由“圭”和“表”两个部件组成。

很早以前,人们发现房屋、树木等物体在阳光照射下会 投出影子,这些影子的变化有一定的规律。于是便在平地上竖立一根竿子或石柱来观察影子的变化,这根立竿或立柱就叫做“表”,用一把尺子测量表影的长度和方 向,则可知道时辰。后来,人们发现正午时的表影总是投向正北方向,就把石板制成的尺子平放在地面上,与立表垂直,尺子的一头连着表基,另一头则伸向正北方 向,这把用石板制成的尺子叫“圭”。正午时表影投在石板上,古人就能直接读出表影的长度值。

经过长期观测,古人不仅了解到一天中表影 在正午最短。而且得出一年内夏至日的正午,烈日高照,表影最短,冬至日的正午,煦阳斜射,表影则最长。于是,古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的 长度。譬如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值相隔的天数,就是一年的时间长度。难怪我国古人早就知道一年等于365天多的数值。

浑仪是我国古代的一种天文观测仪器。在古代,“浑”字含有圆球的意思。古人认为天是圆的,形状像蛋壳,出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸,地球则是蛋黄,人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置,因此,把这种观测天体位置的仪器叫做浑仪。

最初,浑仪的结构很简单,只有三个圆环和一根金属轴。最外面的那个圆环固定在正南北方向上,叫做“子午环”;中间固定着的圆环平行于地球赤道面,叫做 “赤道环”;最里面的圆环可以绕金属轴旋转,叫做“赤经环”,赤经环与金属轴相交于两点,一点指向北天极,另一点指向南天极。在赤经环面上装着一根望筒, 称为窥管。窥管可以绕赤经环中心转动,用窥管对准某颗星星,然后。根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置。

后来,古人为了便于观测太阳、行星和月球等天体,在浑仪内又添置了儿个圆环,也就是说环内再套环,使浑仪成为多种用途的天文观测仪器。

西汉落下闳、东汉贾逵、唐李淳风等都设计制造过浑仪,陈列于南京紫金山天文台的浑仪是明正统年间所造的。

简仪是我国古代的一种天文观测仪器,元初天文学家郭守敬创制。因是将结构繁复的唐宋浑仪加以革新简化而成,故称简仪。

简仪与浑仪一样也用于测量天体的位置,但是,浑仪的结构比较繁杂,观测时经常发生环与环相互交错阻挡视线的现象,使用极不方便。郭守敬将浑仪简化为两个独立的观测装置,安装在一个底座上,每个装置都十分简单实用,而且除北极星附近以外,整个天空一览无余。

简仪的主要装置是由两个互相垂直的大圆环组成,其中的一个环面平行于地球赤道面,叫做“赤道环”;另一个是直立在赤道环中心的双环,能绕一根金属轴转 动,叫做“赤经双环”。双环中间夹着一根装有十字丝装置的窥管,相当于单镜筒望远镜,能绕赤经双环的中心转动。观测时,只要将窥管对准某颗待测星,就可以 在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星的位置值。有两个支架托着正南北方向的金属轴,支撑着整个观测装置,使这个装置保持着北高南低的形状。简仪是 我国首先发明的赤道装置,要比欧洲人使用赤道装置早500年左右。

简仪的结构,不仅在当时居于世界领先地位,而且也是现代赤道式天文 望远镜的鼻祖,这是我们的先人对世界天文学的一个重大贡献。非常可惜的是,郭守敬创制的简仪,1715年(清康熙十四年),竟被在钦天监任职的法国传教士 纪理安当作废铜熔化了。简仪比西方丹麦天文学家第谷(Tycho Brahe)的同类仪器早300多年。

最早的天象记录

古代中国的天象记录,堪称世界一绝,拥有一系列堪称世界之最的独家文献。天象,泛指各种天文现象,如太阳出没、行星运动、月相变化、彗星、流星、流星 雨、陨星、日食、月食、极光、新星、超新星、月掩星、太阳黑子等。中国早在4000年前就注意观测和记录天象,此后历代的天文官和民间的天文学家也都始终 注重观测天象。中国古代的天象记录内容丰富、资料翔实,在世界上是独一无二的。

二十四节气

节气就实质而言是属于阳历范畴,从天文学意义来讲,二十四节气是根据地球绕太阳运行的轨道(黄道)360度,以春分点为0点,分为24个等分点,每2个等分点相隔15度,每个等分点设有专名,含有气候变化、物候特点、农作物生长情况等意义。

二十四节气在我国是逐渐确立完善起来的。我国周朝和春秋时代是用“土圭”测日影的方法来定夏至、冬至、春分、秋分。琴朝《吕氏春秋》的《十二纪》中所记 载的节气已增加为8个,即立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至。还有一些有关惊蛰、雨水、小暑、白露、霜降等节气的......

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