古代天象記載

我國是世界上天文學起步最早、發(fā)展最快的國家之一。幾千年來積累了大量寶貴的天文資料，受到各國天文學家的注意。就文獻數(shù)量來說，天文學可與數(shù)學并列，僅次于農(nóng)學和醫(yī)學，是構成我國古代最發(fā)達的四門自然科學之一。

從我國古代的天象記載可以看出，我國古人是全世界最堅毅、最精確的天文觀測者。比如世界上最初發(fā)現(xiàn)的彗星，其近似軌道就是根據(jù)我國的觀測推算出來的，彗星的記載，也是我國人自己最先根據(jù)歷代史書的記載進行匯編的。

天文最開始是在古代祭祀里出現(xiàn)的，古代尤其是上古時期，科學不發(fā)達，對大自然沒有足夠的了解，絕大部分的人認為是有超自然的力量存在的，所以出現(xiàn)了神靈崇拜，而天文學是伴隨著這樣的背景出現(xiàn)的。

在長期的發(fā)展過程中，我國古代天文學屢有革新的優(yōu)良歷法、令人驚羨的發(fā)明創(chuàng)造、卓有見識的宇宙觀等，在世界天文學發(fā)展史上，無不占據(jù)重要的地位。

任何一個民族，在其歷史發(fā)展的最初階段，都要經(jīng)歷物候授時過程。也許在文字產(chǎn)生以前，我們的祖先就知道利用植物的生長和動物的行蹤情況來判斷季節(jié)，這是早期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必備的知識。

物候雖然與太陽運動有關，但由于氣候的變幻莫測，不同年份相同的物候特征常常錯位幾天或者10多天，比起后來的觀象授時要粗糙多了。

《尚書·堯典》描述：

遠古的人們以日出正東和初昏時鳥星位于南方子午線標志仲春，以太陽最高和初昏時大火位于南方子午線標志仲夏，以日落正西和初昏時虛星位于南方子午線標志仲秋，以太陽最低和初昏時昴星位于南方子午線標志仲冬。

物候授時與觀象授時都屬于被動授時，當人們對天文規(guī)律有更多的了解，尤其是掌握了回歸年長度以后，就能夠預先推斷季節(jié)，歷法便應運而生了。

春秋戰(zhàn)國時期，流行過黃帝、顓頊、夏、商、周、魯?shù)?種歷法，是當時各諸侯國借用頒布的歷法。它們的回歸年長度都是365日，但歷元不同，歲首有異。

在春秋戰(zhàn)國500多年間，政權更迭頻繁，星占家們各事其主，大行其道，引起了王侯對恒星觀測的重視。我國古代天文學從而形成了歷法和天文兩條主線。

西漢至五代時期是我國古代天文學的發(fā)展、完善時期。從西漢時期的《太初歷》至唐代的《符天歷》，我國歷法在編排日歷以外，又增添了節(jié)氣、朔望、置閏、交食和計時等多項專門內(nèi)容，體系越加完善，數(shù)據(jù)越加精密，并不斷發(fā)明新的觀測手段和計算方法。

比如，十六國時期后秦學者姜岌，以月食位置來準確地推算太陽位置；隋代天文學家劉焯在《皇極歷》中，用等間距二次差內(nèi)插法來處理日、月運動的不均勻性；唐代天文學家一行的《大衍歷》，顯示了我國古代歷法已完全成熟，它記載在《新唐書·歷志》，按內(nèi)容分為7篇，其結構被后世歷法所效仿。

繼西漢時期民間天文學家落下閎研究成果以后，渾儀的功能隨著環(huán)的增加而增加，至唐代天文學家李淳風研究時，已能用一架渾儀同時測出天體的赤道坐標、黃道坐標和白道坐標。

天文儀器是測定歷法所需數(shù)據(jù)和檢驗歷法優(yōu)劣的工具，它的改良也促進了天文觀測的進步，歲差和日月行星不均勻性等發(fā)現(xiàn)都先后引入歷法計算。

除了不斷提高恒星位置測量精度外，天文官員們還特別留心記錄奇異天象發(fā)生的位置和時間，其實后者才是朝廷帝王更為關心的內(nèi)容。這個傳統(tǒng)成為我國古代天文學的一大特色。

我國古代三種主要的宇宙觀，起源于春秋戰(zhàn)國時期的“百家爭鳴”。秦代以后的1000多年中，在它們的基礎上又派生出許多支系，后來渾天說以其解釋天象的優(yōu)勢，取代了蓋天說而上升為主導觀念。

魏晉南北朝時期，天文學仍有所發(fā)展。精彩的科學家祖沖之完成的《大明歷》是一部精確度很高的歷法，如它計算的每個交點月日數(shù)已經(jīng)接近同現(xiàn)代觀測結果。

隋唐時期，又重新編訂歷法，并對恒星位置進行重新測定。天文學家一行、南宮說等天文學家進行了世界上最早對子午線長度的實測。人們根據(jù)天文觀測結果，繪制了一幅幅星圖，反映了我國古代在星象觀測上的高超水平。

宋代和元代為我國天文學發(fā)展的鼎盛時期。這期間頒行的歷法最多，數(shù)據(jù)最精；同時，大型儀器最多，恒星觀測也最勤。

宋元時期頒行的歷法達25部。它們各有特色，其中元代天文學家郭守敬等人編制的授時歷性能最優(yōu)，連續(xù)使用了360年，達到我國古代歷法的巔峰。

這些歷法的數(shù)據(jù)已經(jīng)越來越趨于精準。許多歷法的回歸年長度和朔望月值已與現(xiàn)代理論值相差無幾，在世界處于領先地位。

這一時期出現(xiàn)了大型天文儀器。宋代擁有水運儀象臺和4座大型渾儀，元代郭守敬還創(chuàng)制了簡儀和高表。其中宋代天文學家、天文機械制造家蘇頌的水運儀象臺，集觀測、演示、報時于一身，是當時世界上最優(yōu)秀的天文儀器。

在恒星觀測方面，這一時期的天文學家表現(xiàn)出高度里，先后組織了5次大型恒星位置測量，平均不到20年進行一次大規(guī)模的恒星觀測。

明清時期，在引進西方天文歷法知識的基礎上，我國古代傳統(tǒng)天文歷法得到了新的發(fā)展，取得了不少新的成就。

明代科學家徐光啟組織明代“歷局”工作人員編制了完備的恒星圖，并采用新的測算法，更精密地預測日食和月食；他主持編譯的《崇禎歷書》是我國天文歷法中的寶貴遺產(chǎn)。

明末清初歷算學家王錫闡著有《曉庵新法》等10多種天文學著作，促進了我國古代歷算學的發(fā)展。

他精通中西歷法，首創(chuàng)日月食的初虧和復圓方位角的計算方法；其計算晝夜長短和月亮、行星的視直徑等方法，有許多和現(xiàn)在球面天文學中的方法完全相同；所創(chuàng)金星凌日的計算方法，達到十分精確的程度，在當時世界上也是獨一無二的。

梅文鼎是清初著名的天文學家、數(shù)學家，為清代“歷算第一名家”和“開山之祖”。他的《古今歷法通考》一書是我國第一部歷學史。

這一時期，天文知識的發(fā)展在航海中得到廣泛應用，這是由明代前期鄭和船隊7次下西洋的偉大航行所促成的。

在《鄭和航海圖》中，從蘇門答臘往西途中所經(jīng)過的地點，共有64處當?shù)厮姳背叫呛腿A蓋星地平高度的記錄，這是航海中利用了天文定位法的明證。

在《鄭和航海圖》中，還有4幅附圖，稱為“過洋牽星圖”，它以圖示的方法標出船位經(jīng)印度洋某些地區(qū)時所見若干星辰的方位和高度角，這就更具體和形象地表明當時人們由測量星辰的地平坐標以確定船位的天文方法。

類似的記錄，還見于清代初期的《順風相送》一書中，說明天文定位法在明清時期得到了廣泛的應用，它與利用指南針針經(jīng)法相參照，是為這時航海定位的兩大方法。

在《順風相送》中，還有關于觀測太陽出沒以確定方向的方法，它是以歌訣的形式表達的，是民間的比較通用的一種天文導航法。用來觀測星辰方位角的儀器大約是指南針，而觀測星辰的高度角的儀器叫“牽星板”。通過牽星板測量星體高度，可以找到船舶在海上的位置。

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鄭和船隊在航海中，使用了成熟的一整套“過洋牽星”的航海術，對天文導航科學作出重大貢獻。

使用時，觀測者左手執(zhí)牽星板一端向前伸直，使牽星板與海平面垂直，讓板的下緣與海平面重合，上緣對著所觀測的星辰，這樣便能量出星體離海平面的高度。

在測量高度時，可隨星體高低的不同，以幾塊大小不等的牽星板和一塊長2寸、四角皆缺的象牙塊替換調(diào)整使用，直至所選之板上邊緣和所測星體相切，由此確定這個星體的高度。