天文學(xué)之最

最古老的天文臺

天文臺是專門進(jìn)行天文觀測和研究的機(jī)構(gòu)。古人很早就發(fā)現(xiàn)了天象變化與日常生活、生產(chǎn)之間的關(guān)系。一些文明古國很早就建立了天文臺。在古希臘文明極盛的時(shí)候，埃及的亞歷山大就建立了著名的天文臺。我國夏朝就有了天文臺，稱為清臺，商朝的時(shí)候稱為神臺，周朝稱為靈臺。周文王的靈臺建在都城豐邑東面。西安西南約40千米的地方至今仍有靈臺村。目前這些靈臺已經(jīng)不存在了。世界上保留下來最古老的靈臺是公元632年建于現(xiàn)在韓國慶州的瞻星臺。我國保留下來最古老的天文臺是河南登封市的觀星臺。唐朝的時(shí)候，這里建立了石表，元代初年在此石表北面建立了永久性的觀星臺，現(xiàn)在還有遺跡。

最大的天文臺

世界上最大的天文臺是雙子座天文臺。雙子座天文臺由兩臺先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡組成，它們分別位于赤道兩邊的美國夏威夷和智利。通過南北兩站的天文望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們可以觀測到遙遠(yuǎn)的星系。在南站望遠(yuǎn)鏡落成典禮上，雙子座天文臺臺長蒙頓稱，這是耗用10年時(shí)間、由幾百人參與建設(shè)的結(jié)果。

雙子座的兩臺望遠(yuǎn)鏡使用了大量新技術(shù)，如巨大的薄型透鏡，能從宇宙空間收集和聚焦光線和紅外輻射；自適應(yīng)光學(xué)器件，可校正因地球大氣所產(chǎn)生的畸變等。位于夏威夷的北站望遠(yuǎn)鏡目前已有很多重大的發(fā)現(xiàn)，包括發(fā)現(xiàn)星系核心超大黑洞周圍的奇觀，恒星周圍可能形成早期行星系統(tǒng)的氣、塵區(qū)，以及拍攝到褐矮星的圖像等。

海拔最高的氣象觀測站

世界上海拔最高的氣象觀測站是我國的沱沱河氣象站。沱沱河氣象站位于海拔4700多米高的唐古拉山麓，是世界上海拔最高的氣象觀測基站。總面積約250平方千米，平均海拔4000米以上的青藏高原，有“世界屋脊”和“地球的第三極”之稱，它對中國和亞洲甚至對整個(gè)北半球乃至全世界的氣象變化，有明顯的影響。

沱沱河氣象站成立于1956年，是中國國家氣象站網(wǎng)中重要的測報(bào)、研究站，也是具有與全球氣象資料共享資格的交換站。這里地勢高寒，空氣稀薄，全年冰凍期為331天。氣象站的工作者，就是在這樣惡劣的條件下，堅(jiān)守崗位為全人類觀測風(fēng)云，預(yù)報(bào)天氣。

最早的流星雨記錄

天體的碎塊闖入地球大氣層時(shí)，和大氣層的摩擦越來越激烈，最后燃燒起來，產(chǎn)生光和熱，這就是我們在夜空中見到的流星。有時(shí)候，天空中會(huì)有很多流星連續(xù)不斷地墜落，這樣就形成了流星雨。

最早的流星雨記錄是公元前2133年降落在河南省的一場流星雨，《竹書紀(jì)年》中記載著：“帝禹后氏八年雨金于夏邑。”之后，我國的天文學(xué)家對流星雨的記錄不斷，總數(shù)達(dá)二三百條之多。對流星雨的描述生動(dòng)形象，常用“星隕如雨”, “眾星交流如織”等形容。很多記錄對時(shí)間、地點(diǎn)、流向、在天空的位置和流星的個(gè)數(shù)，以及顏色和響聲都有詳細(xì)的記載。

流星雨的記錄為研究流星雨和隕石提供了依據(jù)，對研究天體的起源和演化、流星的軌道、天體的化學(xué)成分等都有重要意義。

最早的太陽黑子記錄

太陽黑子是在太陽光球?qū)由习l(fā)生的一種最基本、最明顯的太陽活動(dòng)。最早的太陽黑子記錄出現(xiàn)在殷商甲骨文中，戰(zhàn)國時(shí)期及漢代也有不少關(guān)于太陽黑子的記錄。目前世界上公認(rèn)的最早的太陽黑子記錄是《漢書·五行志》中記載的：“河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”河平元年三月己未也就是公元前28年5月10日。

我國古代關(guān)于太陽黑子的記錄不多，共有100多次，但是記錄比較詳細(xì)，有準(zhǔn)確的日期，也有對黑子大小、形狀、位置的描述。這些為研究太陽黑子的活動(dòng)，及其對地球的影響提供了寶貴的資料。

最早的哈雷彗星記錄

1682年8月，一顆肉眼可見的大彗星出現(xiàn)在夜空中。英國天文學(xué)家哈雷對此很感興趣，并開始專心致志地研究彗星。他計(jì)算出了這顆彗星的軌道和回歸周期，大膽地預(yù)言，1682年出現(xiàn)的那顆彗星，將于1758年底或1759年初再次回歸。他的預(yù)言被證實(shí)了，人們?yōu)榱思o(jì)念他，把這顆彗星命名為哈雷彗星。

中國人對哈雷彗星的記載是最早的，可上溯到殷商時(shí)代。“武王伐紂，東面而迎歲，至汜而水，至共頭而墜。彗星出，而授殷人其柄。時(shí)有彗星，柄在東方，可以掃西人也！”（《淮南子·兵略訓(xùn)》）據(jù)張鈺哲推算，這是公元前1057年的哈雷彗星回歸的記錄。更為確切的哈雷彗星記錄是公元前613年（春秋魯文公十四年）的“秋七月，有星孛入于北斗。”（《左傳·魯文公十四年》）這是世界上第一次關(guān)于哈雷彗星的確切記錄。

從公元前240年（戰(zhàn)國秦始皇七年）起，哈雷彗星每次回歸，中國均有記錄。對哈雷彗星的記錄有時(shí)是很詳細(xì)的。其中最詳細(xì)的記錄是公元前12年（漢元延元年）“七月辛未，有星孛于東井，踐五諸侯，出何戍北率行軒轅、太微，后日六度有余，晨出東方。十三日，夕見西方，犯次妃，長秋，斗，填，蜂炎冉貫紫宮中。大火當(dāng)后，達(dá)天河，除于妃后之域。南逝度犯大角、攝提。至天市而按節(jié)徐行，炎入市中，旬而后西去；五十六日與蒼龍俱伏。”（《漢書·五行志》）

最早的日食記錄

中國是世界上最早記錄日食的國家。最早的日食記錄是公元前1217年5月26日發(fā)生的一次日食。出土于河南安陽殷墟的甲骨文詳細(xì)記載了當(dāng)時(shí)的情況：人們正在田間勞動(dòng)，突然發(fā)現(xiàn)光芒四射的太陽出現(xiàn)了一個(gè)黑色的缺口，缺口越來越大，光芒逐漸暗淡下來。一段時(shí)間后，有缺口的太陽又漸漸恢復(fù)圓形。這就是關(guān)于日食最早最可靠的記載。

我國古人對天象的異常變化非常重視，由于缺乏科學(xué)認(rèn)識，常常把日食理解為上天對人類的警告。古代的科學(xué)家保持了對日食的觀察和記錄。在《春秋》這本編年史中記載了公元前770到公元前476年之間的37次日食。連續(xù)性的日食記錄為科學(xué)研究提供了豐富的資料。通過對日食的成因和周期性的總結(jié)，能夠準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)日食，這是中國天文學(xué)史上的一項(xiàng)重要貢獻(xiàn)。

人類最早認(rèn)識的星座

人類最早認(rèn)識的星座是大熊星座，古今中外的天文學(xué)家都很重視它，因?yàn)樗谝箍罩蟹浅ｏ@眼。在古代中國，人們通過肉眼就可以看到大熊星座中明亮的七顆星呈一個(gè)勺子的形狀，也就是人們常說的北斗七星。

古人分別給這七顆星起了名字：天璇、天璣、天樞、天權(quán)、玉衡、開陽、搖光。北斗七星很容易辨認(rèn)，常被人們當(dāng)做一個(gè)整體來觀測。在北半球的中高緯度全年可見北斗七星。

最古老的星表

我國古人非常重視觀測天象，早在漢代以前，就給天上的星星分了組，并起了名字，還測量了它們之間的距離，并作了記錄。這種用于記錄星星名稱和位置的記錄冊，叫做星表。

在公元前4世紀(jì)的戰(zhàn)國時(shí)期，魏國人石申寫了《天文》一書，此書的一些片段在唐朝的《開元占經(jīng)》中有記載。后人由此輯錄了一份《石氏星表》，其中記載了28宿和102顆恒星的位置。這是世界上最古老的星表。西方最早的星表是公元前3世紀(jì)或公元前2世紀(jì)才出現(xiàn)的，比《石氏星表》晚一個(gè)多世紀(jì)。《石氏星表》成了后世很多天體測量的基礎(chǔ)，是我國天文歷法中一份重要的基本數(shù)據(jù)資料。

最早的自動(dòng)天文儀器

我國古代流行最廣泛的宇宙理論是渾天說。渾天說認(rèn)為地在天的中央，地似蛋黃，天似蛋殼，日月星辰附在天殼上，隨著天周日旋轉(zhuǎn)。為了演示天象并觀測天體的方位，西漢的耿壽昌發(fā)明了渾天儀。東漢中期，張衡在此基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新，于117年設(shè)計(jì)制造了完整的演示渾天說思想的漏水轉(zhuǎn)渾天儀，這是世界上最早的自動(dòng)天文儀器。

漏水轉(zhuǎn)渾天儀是用精銅制造的，主體是一個(gè)空心銅球，代表天球，球內(nèi)有一根鐵軸貫穿球心，代表天軸，球體可以繞著這根柱子旋轉(zhuǎn)。軸與球面有兩個(gè)交點(diǎn)，一個(gè)代表北極，一個(gè)代表南極。球外有兩個(gè)圓環(huán)，一個(gè)代表地平線的地平圈，一個(gè)代表子午線的子午圈，球體半露在地平圈以上。北天極高處地平圈36度，就是東漢的都城洛陽的地理緯度。球的表面刻著28宿和其他恒星，還刻有天赤道圈和黃赤道圈，兩者呈24度夾角。天赤道圈和黃赤道圈上刻有二十四節(jié)氣，以冬至日為起點(diǎn)，兩個(gè)圓周各分為365.24度。

張衡采用齒輪系統(tǒng)把渾天儀和計(jì)時(shí)用的漏壺聯(lián)系起來。用漏壺滴出的水的力量帶動(dòng)齒輪，齒輪帶動(dòng)渾天儀繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一天轉(zhuǎn)動(dòng)一周，與天球同步。這樣就可以準(zhǔn)確地把天象的變化表示出來。通過觀察渾天儀的轉(zhuǎn)動(dòng)就可以知道天象的變化了。

最早描繪在紙上的星圖

唐代敦煌經(jīng)卷中的一幅古星圖，是世界上現(xiàn)存古星圖中最古老而星數(shù)較多的全天星圖，大約繪制于唐中宗時(shí)期（705～710年）。星圖從12月開始，按照每月太陽的位置將黃道和天赤道分為12段。全圖按圓圈、黑點(diǎn)、圓圈涂黃三種方式繪出了1350顆星，是現(xiàn)代星圖的鼻祖。

由于古代測量技術(shù)有限，星圖上恒星的位置是按照肉眼觀測估算出各恒星之間的相對距離而定的。

最早測量子午線長度的人

最早測量本初子午線的人是僧一行。僧一行本名叫張遂，生于公元672年（唐高宗時(shí)期），青年時(shí)出家當(dāng)了和尚，法名一行。他精通天文、歷法和儀器制造。

僧一行設(shè)計(jì)了一種叫覆矩的測量工具以測量北極仰角，并根據(jù)觀測數(shù)據(jù)繪制了24幅覆矩圖。他計(jì)算出北極高度每差1度，南北兩地即相隔351里80步，相當(dāng)于現(xiàn)在的151.07千米。這個(gè)距離正是地球上子午線上1度的長度。他的測量雖然不是非常精確，卻是人類測量子午線的開端。

最早提出地球圍繞太陽轉(zhuǎn)的人

古代的人們看到每天太陽東升西落，認(rèn)為地球是宇宙的中心，太陽圍繞地球轉(zhuǎn)。最早提出地球圍繞太陽轉(zhuǎn)的是波蘭天文學(xué)家哥白尼。他是近代天文學(xué)的奠基人。

哥白尼并不是職業(yè)天文學(xué)家，而是一名教士，他的重要著作是在業(yè)余時(shí)間完成的。他大約在40歲時(shí)開始在朋友中散發(fā)一份簡短的手稿，初步闡述了他自己對日心說的看法。哥白尼經(jīng)過長年的觀察和計(jì)算終于完成了他的偉大著作《天體運(yùn)行論》。在書中他正確地論述了地球繞其軸心運(yùn)轉(zhuǎn)；月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；地球和其他所有（太陽系）行星都繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí)。書中觀測計(jì)算所得數(shù)值的精確度是驚人的。例如，他得到恒星年的時(shí)間為365天6小時(shí)9分40秒，與現(xiàn)在的精確值差約多30秒，誤差只有百萬分之一。但是，由于觀測條件的局限，他對宇宙的認(rèn)識還有很大的偏差，比如他認(rèn)為星體運(yùn)行的軌道是一系列的同心圓，這當(dāng)然是錯(cuò)誤的。

1533年，60歲的哥白尼在羅馬做了一系列的講演，提出了他的學(xué)說的要點(diǎn)，并未遭到教皇的反對。但是他卻擔(dān)心教會(huì)反對，甚至在他的書完稿后，還是遲遲不敢發(fā)表。直到在他臨近古稀之年才終于決定將它出版。1543年5月24日去世的那一天，他才收到出版商寄來的一部他寫的書。