天文学发展

中国古代天文学关与超新星爆发记录的甲骨文拓片在我国河南安阳出土的殷墟甲骨文中，已有丰富的天文现象的记载。中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一，天文学也是我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。我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，我国天文学得到了稳步的发展，取得了辉煌的成就。我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。关于日食的甲骨文拓片天干记时表甲骨文拓片星图星表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。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、横两种画法的星保存在英国伦敦博物馆的敦煌星图局部辽代墓顶星图，该图绘于公元1116年北魏墓顶星图，绘于公元526年現存在蘇州博物館內的蘇州石刻天文圖，是世界現存最古老的石刻星圖之一，刻於公元1247年（南宋丁未年），主要依據西元1078～1085年（北宋元豐年間）的觀測結果。圖高約2.45米，寬約1.17米，圖上共有星1434顆，位置準確。全圖銀河清晰，河漢分叉，刻畫細緻，引人入勝，在一定程度上反映了當時天文學的發展水準。苏州博物馆藏南宋石刻天文图拓片北京古观象台紫微殿中的古天文图宣传板汉代瓦当上的四象图案关于太阳黑子，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。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。”載於《漢書·五行志》中的河平元年（西元前28年）三月出現的太陽黑子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。日出黃有黑氣——黑子的記錄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。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%。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。朔月辛卯日有食之——日食的记录日食甲骨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。”有星孛入于北斗——彗星的记录长沙马王堆三号墓出土的绘有彗星图象的帛书夜中星陨如雨——流星的记录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。《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。夜中星陨如雨——流星的记录中国古代狮子座流星雨记录《旧五代史‧天文志》《新五代史‧司天考》我国最早有关狮子座流星雨的记录，出现在新旧《五代史》。后唐明宗长兴二年九月丙戌（西元931年10月16日），晚上约十点多，开始见小流星出现，黎明前数目更大量增加，在中天和四方可见百余颗流星「流注交横」的壮观景象。当晚，也曾出现两次大颗的火流星：其中之一，大如半升容器，此一火球初小后大，光亮足以照亮夜空，它以极快的速度划至奎宿而灭，尾迹凝结在天，屈曲似云；另一颗火流星的大小则如大桃般。第二天晚上，仍然可以看到「众星交流而殒」的现象。谭普─塔托彗星该次的回归，很可能留下相当多的碎片，此故，三年之后，也就是愍帝清泰元年九月辛丑（西元934年10月13日），再度出现「众星交流」的奇景，近黎明时，更可见一颗颇大的火流星，赤色，尾迹长数丈，稍后，凝结云的形状盘屈如龙。下面让我们再看看几则中国古书中有关狮子座流星雨的生动记载：（一）宋真宗咸平五年九月丙申（西元1002年10月12日）有星出东方，西南行，大如斗，有声若牛吼，小星数十随之而陨。戊戌，又有星数十，入舆鬼，至中台，凡一大星偕小星数十随之。其间两星如升器，一至狼，一至斗灭。（二）元顺帝至正二十六年十月己巳（西元1366年10月22日）流星如酒杯大，分为三星，紧相随，前星色青明，后二星色赤，尾约长二丈余，起自东北，缓缓往西南行，没於近浊（指地平线）。（三）明嘉靖十二年十月丙子（西元1533年10月24日）夜，南方流星如盏。壬辰、戊戌，并如之。庚子，昏刻，北方流星如盏，发光如碗，有五小星随之。自中台东北行，近浊（近地平线），尾迹化为白气。四更至五更，大小流星纵横交行，不计其数，至明乃息。天星散落如雨。（四）万历三十年九月辛未（西元1602年10月27日）有大小星数百，交错行。（五）清康熙五年十月十一日（西元1666年11月8日）四更，有大星见东南，众小星随之，或上或下，倏左倏右，大星陨，小星亦随之而陨。客星见于房——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“。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，与其它国家的记载比，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着《新星汇编》时把《汉书》的记载列为首位。18世纪末，有人透过望远镜，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。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。仙后座超新星遗迹开普勒超新星（SN1604）遗迹勃望远镜拍摄的超新星1987A的照片我国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約西元前十四世紀出現於天蝎座α星附近的一颗新星。《漢書·天文志》中记载有：“元光元年五月，客星见於房。”记录的是西元前134年出现的一颗新星，这颗新星是中外史書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时间，还写明了方位，因此法国天文學家比奥在著《新星汇编》时把《漢書》的记载列为首位。中国史书《宋会要》：“至和元年(1054年)五月晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日”，史称“天关客星”。浑仪之1我国古代使用的的天体测量仪器主要有浑仪、简仪等；表演天体视运动的仪器主要是浑象等。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