中国古代天文学

主讲人：浩然君1、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。金星黎明见于东方叫“启明”，黄昏见于西方叫“长庚”。木星常称为岁星，简称岁水星又叫辰星。火星古名荧惑。土星又叫镇星或填星（一）、基本概念中国古代天文学中的星区划分使用的是“星官”系统，类似于西方的“星座”。我国古代为了便于认星和观测，把若干颗恒星组成一组，每组用地上的一种事物命名，这一组就称为一个星官，简称一官。唐宋后也有称之为一座的。三国陈卓把石氏、甘氏、巫咸三家星官合并组成一个283官，共1464颗星的星官系统，为后代天文学家所沿用。中国古代“星官”系统把天空分为“三垣二十八宿”以及其他星官。再将“二十八宿”分为四大星区，分别用“朱雀”、“玄武”、“青龙”、“白虎”四灵兽命名，即是所说的“四象”又称为“四灵”或“四陆”。可以理解为，“朱雀”、“玄武”、“青龙”、“白虎”是四个大规模的“星座”。2、星官古人选取黄道赤道附近的二十八星宿作为坐标。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：东方苍龙：角亢氐房心尾箕北方玄武：斗扣女虚危室壁西方白虎：奎娄胃昴毕觜参南方朱雀：井鬼柳星张翼轸紫薇星座苍龙、玄武、白虎和朱雀称为四象。3、二十八宿、四象古人以二十八宿来观测日月和五个行星的运行。《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。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。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。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；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。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。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。”如王勃《滕王阁序》，“星分翼轸”，李白《蜀道难》“扪参历井”。指的就是所描绘的地方的星宿分野。五、分野1、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。（二）、作用2、古代是把天象的变化和人事的吉凶联系到一起的。如日食是上天对当政者的警告，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，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。盖天说、浑天说和宣夜说，是我国古代关于宇宙结构学说的三个主要流派，合称论天三家。它们都在汉代形成了成熟的学说。1、盖天说代表著作：《周髀算经》它把先秦时期主张“天圆如张盖，地方如棋局”的早期盖天说加以改造，提出了“天象盖笠，地法覆盘”等新的学说。认为天和地均为拱形，天在上，地在下，天比地高出八万里。日月星辰均附着在天上，绕北天极平转，不会转到地下面去。太阳的出没与离人的远近相关，太阳离人远时，人的目力不及，表现为日没；近时，为人所见，表现为日出。太阳位置的四季变化，则是由于太阳运行的轨道四季不同而造成的。要点：2、浑天说代表人物：西汉天文学家落下闳、鲜于妄人、耿寿昌和扬雄东汉全才张衡代表著作：《浑天仪注》天和地都是圆球形的，天在外，地在内，天比地大得多，天包裹着地，犹如鸡蛋壳包裹着蛋黄一般。日月星辰附丽于天球之上，天球以南北极为轴，每天自东向西绕轴旋转一周，天可以绕到地下面去，北极出地平的高度为36度。太阳沿黄道运行，黄道与天球赤道交成24度角。张衡为了解决天地不坠不陷和稳定性问题，引进了天球表里有水，地载水而浮等观念，遂使浑天说在解释太阳绕地而行等问题时遇到理论上的困难，而且使关于地球的观念黯然失色。要点：3、宣夜说代表人物：东汉郄萌宣夜说认为，天是无形无体、无色无质、无边无际的广袤空间，人目所见的浑圆的蓝天，仅是视觉上的错觉造成的，这如同“旁望远道之黄山而皆青，俯察千仞之谷而窈黑”是一个道理。宣夜说还认为，天体在广阔无垠的空间中的分布与运动是随其自然的，并不受想象中的天壳的约束，它们各具特性，并在气的作用下悬浮不动或运动不息。这样，宣夜说既否定了天壳的存在，又描绘了一幅天体在物质的无限空间自然分布与运动的图景，较盖天说和浑天说都更接近事物的本来面目。要点：历法是天文学的分支学科。它是一种推算年、月、日的时间长度和它们之间的关系，制定时间的序列的方法。分类：阳历、阴历、阴阳历大致可以分为四个时期，即：古历时期：汉武帝太初元年以前所采用的历法；中法时期：从汉太初元年以后，到清代初期改历为止。这期间制订历法者有七十余家，诸家历法虽多有改革，但其原则却没有大的改变；中西合法时期：从清代期苏会传教士汤若望上呈《新法历书》到辛亥革命为止；公历时期：辛亥革命之后，于1912年孙中山先生宣布采用格里高历（即公历，又称阳历），即进入了公历时期，中华人民共和国成立后，在采用公历的同时，考虑到人们生产、生活的实际需要，还颁发中国传统的农历。中国古代历法大致说来包括：历日制度的安排；对太阳、月亮和土、木、火、金、水五大行星的运动及位置的计算；恒星位置的测算；每日午中日影长度和昼夜时间长短的推算；日月交食的预报等等。中国古代历法经历了发生、发展、完善、没落，最终融入近现代天文学的漫长演变过程。（一）、西周以前天文历法的起源远古时代天文历法的起源羲和制历：传说尧在任时，历法含糊不清，农业生产受到损害，各方工作拖拉无序。他便命令羲氏、和氏观察天象的变化、日月星辰的运行位置，制定一年四季的历法，以教导人们按时令节气从事农业生产和各项工作。他们世代掌天地之官，负责祭祀天地之神、观测天地变化的工作。夏代的历法成就——《夏小正》《夏小正》是一篇按月份记载物候气象天文农事田猎等活动的文献，夏末商初成书，现保存在西汉戴德编的《大戴礼记》中。现存的《夏小正》，分经文和传文两部分。经文记载的内容是夏朝的历法和生活情况，传文就是后代学者的注文。这里所用的历法是夏历。在中国古代历法中，甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸被称为“十天干”；子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥叫作“十二地支”。两者按固定的顺序互相配合，组成了天干地支相配的纪年汉，简称“干支纪法”，标志着中国历法的产生。古代的人们把十二地支和一年的十二个月互相配合，有冬至的那一月配子，依此类推。史书记载：夏正建寅，殷正建丑，周正建子。只有夏历最符合人们的活动规律，被后世所采用，产生了深远影响。商代的历法把十天干和十二地支相配合，组成六十干支，用来纪日。（二）、春秋战国时期天文历法体系的奠基二十四节气形成。掌握了推算日月全朔的方法。这一时期涌现了许多天文学家：鲁有梓慎，晋有卜偃，郑有裨灶，宋有子韦，齐有甘德，楚有唐昧，赵有尹皋，魏有石申夫。最早的天文学著作——《甘石星经》阴阳台历的成熟。到春秋末至战国时代，已经定出回归年长为365日，并发现了19年设置7个闰月的方法。诞生了具有历史意义的科学历法——四分历。在欧洲，罗马人在公元前43年采用的儒略历中，也用365日这个数据，但比我国晚了大约500年左右。19年7闰法，古代希腊人默冬在公元前432年才发现，比我国也晚大约100年。古六历：黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历二十四节气名称及含义（三）、秦汉魏晋时期天文历法体系的成熟《太初历》的编制西汉初年，沿用秦朝的《颛顼历》。但《颛顼历》有一定的误差。公元前104年（元封六年），经司马迁等人提议，汉武帝下令改定历法。公元前104年，天文学家落下闳、邓平等人制订了《太初历》。《太初历》不仅是我国第一部有完整文字记载的历法，也是当时世界上最先进的历法，它问世以后，一共行用了一百八十九年。将行星的会合周期测得很准，如水星为115.87日，比今测值只小0.01日；采用135个月的交食周期，即1食年=346.66日，比今测值大不到0.04日。经西汉末年天文学家刘歆改造成为《三统历》。（四）、南北朝隋唐五代时期天文历法体系的完善1、祖冲之及其《大明历》祖冲之，字文远，是刘宋时期杰出的科学家。463年他撰成《大明历》，是为我国古代最著名的历法之一，首次将东晋虞喜（公元281-356年）发现的岁差引用到他编制的《大明历》中，定一个回归年为365.24281481日（今测为365.24219878日），误差仅46秒，这是我国古代所用的最佳值之一。祖冲之测定的交点月长为27.21223日，与今测值仅差十万分之一。祖冲之还很好地选定了十分准确的新闰周：391年144闰，这是我国古代得到的最佳闰周。对于五星会合周期，祖冲之也进行了重新测量，得木星398.903日（误差0.019日），火星780.031日（误差0.094日），土星378.070日（误差0.022日），金星583.931日（误差0.009日），水星115.880日（误差0.002日）。2、一行及其《大衍历》一行（673～727），中国唐代著名的天文学家和佛学家，本名张遂，河北巨鹿人。张遂自幼刻苦学习历象和阴阳五行之学。青年时代即以学识渊博闻名于长安。为避开武则天的拉拢，剃度为僧，取名一行。曾翻译过多种印度佛经，后成为佛教一派——密宗的领袖。开元九年（公元721年），据李淳风的《麟德历》几次预报日食不准，玄宗命一行主持修编新历。一行一生中最主要的成就是编制《大衍历》，他在制造天文仪器、观测天象和主持天文大地测量方面也颇多贡献。一行为编此历，进行了大量的天文实测，并对中外历法系统进行了深入的研究，在继承传统的基础上，颇多创新。（张遂成为发现恒星运动的第一个中国人，英国天文学家哈雷的观点比张遂的发现晚一千多年。）一行为了制定《大衍历》做的准备工作有：制造仪器和观测（黄道游仪、浑天铜仪）、主持天文大地测量。从开元十三年（公元725年）起，一行开始编历。经过两年时间，写成草稿，定名为《大衍历》。经过检验，《大衍历》比唐代已有的其他历法都更精密。开元二十一年传入日本，行用近百年。《大衍历》以其革新号称“唐历之冠”，又以其条理清楚而成为后代历法的典范。徐昂制订的《宣明历》颁发实行于长庆二年（公元822年），是继《大衍历》之后，唐代的又一部优良历法，它给出的近点月以及交点月日数分别为27.55455日（今测值27.5545503日）和27.2122日（今测值27.2122206日）（五）、宋元时期天文历法体系发展的高峰1、精确的《统天历》宋代在三百余年内颁发过18种历法，其中以南宋杨忠辅制定的《统天历》最优。《统天历》取回归年长为365.2425日，是当时世界上最精密的数值，欧洲著名的《格里高历》，即当今世界通行的公历，其回归年长亦取365.2425日（公元1582年颁发），但比《统天历》晚了383年。《统天历》还指出了回归年的长度在逐渐变化，其数值是古大今小。2、郭守敬与《授时历》郭守敬（1231—1316年），字若思，顺德邢台（今河北省邢台市）人，是元代著名的科学家。他在天文仪器制造、天文观测和水利工程等科学技术领域中成绩卓著，他与王恂、许衡等人共同编制的《授时历》则是我国古代历法发展到巅峰状态的标志。元朝初年沿用当年金朝的“重修大明历”。几十年以来，误差积累日渐显著，发生过好几次预推与实际现象不符的事。再一次重新修改是迫切需要的事了。1276年（至元二十年），元军攻下了南宋首都临安（今浙江杭州），全国统一已成定局。就在这一年，元世祖迁都大都，并且决定改订旧历，颁行元朝自己的历法。于是，元政府下令在新的京城里组织历局，调动了全国各地的天文学者，另修新历。郭守敬等人