[精品]中国古代天文学

[精品]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 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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 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。 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，能使人不受时间限制，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。 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。 中国天文学发展历史 1.在远古时期，早期中国的天文学发展是缓慢的，这点与世界各族相同。但由于中国文明的高度发展，天文学的发展亦开始领先了。踏入春秋战国，贵族对天象作占卜的兴趣(其实商代的天文观测正建基于占卜上)更推动了天文学的发展。中国成为首先发现多种天象的国家，如:观测太阳黑子，古中国人在没有望远镜的帮助下居然仍能发现，比西方早了近二千年，令一位美国天文学家慨叹西方学者为何要用望远镜方能见到。 2.汉朝开始，中国天文学的发展加快。张衡发明浑天仪正是其代表。南北朝祖冲之亦发现了岁差和日月不均匀等现象。 3.宋元时期，古中国天文学进入了其顶峰时期，高度发达的经济支持著天文学的发展。大型天文仪器的使用(如苏颂的水运仪象台)展示了中国人的超凡技术，数据的精度亦提高到和现代数值相差无几的惊人程度。 4.明朝开始，中国天文学学开始进入停滞时期。由于明清两代的锁国政策，中国开始对外封闭，不利学术交流。明朝禁止私人编历显示了中国的学术自由正被消灭，天文学知识的传播被中断了;虽然清朝大力提倡考据学，虽有助今人明白古代天文论著，但于事无补。 明清两代的错误政策，使东西方科学及技术差距加大。 天文学对古代中国的意义 1.天文学让人类知道天地运行规律，四季时分的终始，时间的尺度得以碓立，我们的行为亦有了更好的规律。天文学亦是人类自然崇拜中的最高神化目标。天文学更被用以发展占星学，令古代天文学蒙上了一点神祕主义的气氛。 2.对于古代中国来说，天文学除了上述的各项外，亦显示了中国文化和其他人一样，有把道德外在化的倾向。但中国人对「天」的观念仅在于作为道德的化身。中国虽然在传统中也有迷信，但我们不认为上天是会控制一切的，结果仍在我们手中。中国人，无论是星相家、堪舆师等，都一直认为他们所预测的并非不可改变，先天的因素是可以由后天修改的。 3令我们努力自力更生，形成中国人勤奋向上、强调内省的性格，亦使我们把大自然看成朋友。由于天道只是一套外在的客观规则，所以人们只有和天地合作共处，才能安身，对中国这个农耕民族来说，平稳的生活是很重要的。天地是人的合作对象，而不是征服对象。 这是一种符合环保的想法，是以虽然中国亦有破坏环境的时候但大多的中国人均是敬畏天 命、爱惜大地的。中国的自然环境亦大多能保存至近代。若然能将此与中国与自然为友的态度配合，当有助于推行环保。 4.最后，是古中国天文学知识本身。除了赤道坐标系统外，中国古化天文学中还有不少值得他人学习参考的。例如农历的二十四节气系统，属世界所仅有，其对农业的用途，从通用公历的今天，中国人仍同用农历，可见一斑。类似的例子还有很多，我们绝对有理由相信，中国天文学当对世界农业及其他若干事业有很大的用处。