中国天文学发展简史

1、Ting Bao was revised on January 6, 20021中国天文学发展简史中国天文学发展简史中国历法的改革与发展我国是世界上农牧业生产最早、最发达的国家之一，农牧业生 产的发展需要天文学，因而，我国也是世界上有天文学最早的国家 之一，每个时期都有所发展有所创造， 也都有记载。 我国最古的典 籍里面就有“钦若昊天”，“敬授民时”的记载。这说明古人就很 重视观察自然现彖，掌握自然规律，来决定一年季节的时令，使农 牧业及时进行。中西天文学，正如其他方面，有很多不同之处：中国古代对星星多以实际存在之人事物命名，例如帝、太子、宰相、牛、天牢等。二：中国古代把可见范围的天空分成三垣

2、二十八宿，有天区31、星官283、星1464颗。三：中国古代主要用赤道坐标系统，辅以似黄道坐标系统。四：中国古代把全天分为度，对应一年之日数。五：中国古代习惯用代数法模拟天彖；西方则用几何法。六：中国对常规和异常天象的观测十分重视，其二千多年的持续记录，是世界其他各族难以相比的。七：中国之历法乃以阴阳合历为传统，创立了二十四节气，与农业关系密切。阴阳合历之二十四节气系统更属全世界之仅有。中国的历法编制更是和天彖观测并行发展，历法不单是安排日 月年，也包括日、月位置及日月食时间和行星位置等，相当於 一本天文年历。A：中国占星术的哲学观点以阴阳、五行、天人感应为基础。九：中国古代天文学一直有浓厚的

3、官方色彩，天文机构为朝廷所直接管辖，一切所须由政府支持。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。但由於中国文明的高度发展，天文学的发展亦开始领先To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 测正建基於占卜上）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。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彖。宋元时期，古中国天文学进入了其顶峰时期，高度发达的经

4、济 支持着天文学的发展。大型天文仪器的使用（如苏颂的水运仪彖台）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。可惜，明朝开始，中国天文学学开始进入停滞时期。由於明清 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着，但 於事无补。明清两代的错误政策，使东西方科学及技术差距加 大。就各个时期的记载和天文文物来看，中国天文学的发展过程 中，经历了如下五个阶段和四次大改革： 一、萌芽阶段从远古到东汉末年黄帝时期，就有了阴阳历。史记中记载传说中的

5、 黄帝时代已有了专门测定日影的人员，并在测量的基础上编制 了当时世界上比较先进的历法，据尚书尧典中载：“期三 百有六旬有六日，以闰月定四时成岁”，这是一年有366天的 一种阴阳历。尚书尧典已有年、月、日、旬、四 季、闰月的概念，并有以星彖定季节的描述。夏代人们就已经 发现了北斗七星斗柄的指向，可用来判断季节。夏代根据斗柄 的旋转确定了一年十二月，以“建寅之月为正月”。夏小 正相传记载了夏朝的历法，按月记载中星、斗柄指向、气候 的变化，这可能是人类最早的历法。商代，由于重视天文历法，专设官员管理此事，甲骨卜辞 中有不少日食月食和观察新星的记录。商代的历法为阴阳合 历，把闰月放在岁末，称为“十三月

6、”。西周时期，周公在告城（即古阳城），用圭、表测日影，验四时确定一年二十四节气，来指导农、牧业生产。二、形成期与第一次大改革春秋战国到汉末年春秋时期，天文学有了很大的成就。鲁文公十四年（公元 前613年），“秋十月，有星事于北斗”的记载，是天文学界 公认的世界上最早的哈雷慧星的记录，比欧洲早两千年还要多 些。1978年，湖北省隋县发现战国初曾候大墓出土的漆箱上绘 有二十八宿名称， 这说明二十八宿体系在春秋时期已大体形 成。战国时期，同农业生产紧密相关的天文历法有了新的成 就。天文学家甘德和石申曾对许多恒星的位置进行了测量， 测 得的成果被编成甘世星经一书，其中已证明了120个恒星 的座标。这是

7、世界上最早的恒星标，比希腊的恒星表约早200年。秦汉时期，天文学出现了许多具有当时先进成果。汉书五行志中精确记录了河平元年（公元前28年）三月十八日太阳黑子出现的位置、时间。这是世界上公认最早的有关太阳黑子的正式记录，比欧洲早八百多年。汉代的太初历一流传至今最早的一部较完备的历法。东汉太初（公元前104101年）以后，我国许多杰出的天文学家，都不断地独立创造新法，来提高历法的精确度，形成了 我国历法上的一个优良传统。关于天体的结构，就有三种不同的学说：一是宣夜说；二 是盖天说，以周髀算经为代表；三是浑天说。持浑天说的 有洛下阖，耿寿星、张衡等人。张衡还总结了当时天文学家的 最新成就，写成了天文

8、学巨着灵宪一书。洛下阖在汉武帝 时期制造浑天仪，于太初三年（公元前102年），用水钟测定 了二十八宿的位置。东汉张衡又设计了一种新的浑天仪，即用 水力转动布列了星宿的球体仪器，转动时反映岀来的现象。完 全与天上的日月星辰的变动相符合。一：盖天说：产生於战国前，是中国最古老的天文学说，现见於汉代的周髀算经。盖天说的主体是天圆地方，然而後来 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，天盖於地。此说主要用以解释四季变化。 旧说称天 地间有阴阳两气， 光透不过阴气，太阳每天穿梭阴阳气间，夏天阳气多故日长，冬天阴气多故日短。新说称太阳有七条轨道，即七衡六间，太阳在轨道间运动。夏至时於 第

9、一衡（内衡），冬至时於第七衡（外衡）。盖天说更据勾股 定理（即毕氏定理）认为天地相距八万里。因为他们认为阳 光照射范围有限，人可见范围亦有限， 太阳於内衡时较近 北方， 人可见时间较长； 外衡时较近南方，人可见时间较 短。这点有些像南北回归线之设。二：浑天说：浑天说主要於汉代後开始流行，他们主张天如球壳，天包着地如鸡 蛋，天外为气，天内有水而地漂於水上。天之一半於地上，半於地下，运转不息。他们把天球分为几部分：近北极有恒显圈，全年可见； 近南极有恒隐圈，於地平下，永不可见；中间的圆周是天球 赤道。由於浑天说有可以可被量化的性质（包括相似三角形 的等比关系和勾股弦定理等几何定理），可作反复计算和

10、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後方能结束 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 和日月星夜晚泡於水中的假设所使然。三:宣夜说：是一种和前两说相当不同的一套宇宙论。可能形成於战 国时期，而记载於晋书天文志。盖天与浑天二说均认为 天空如一壳，日月与星附於壳上。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 着气

11、体的推动而活动。天地均无限，天体之间亦互不干涉。三、发展期包括二、三次大改革三国到五代魏明帝（公元227年至239年）杨伟创制了景初历，开始知道黄、白二道的交点，每年也有移动；同时又知道日月 交食的发生，不一定在轨道的交点上。于是，他定出“食 限”，即日月两星球距黄、白交点左右各18度以内，便可发 生交食。他又推算得月食分数和初亏时的方位角，这些都是前 人所未有的。在晋以前，中国天文学家还不知道岁差现象，以为太阳从冬至回到第二年的冬至就是一岁。虞喜比较古代星宿的位置,岁”，一岁日行度数和周天度数相差五十分之一度。这个发现，虽然比西洋晚了几百年（依巴谷在公元前125年发现岁差，定为每100年差一

12、度），但却比较精密。北齐，祖冲之于公元929年至500年制定了大明历， 另一贡献是改革闺法。 他经过长期观察发现： 以前历法的19年7闺不够精密。经过二百年后朔策的累积数约一日，这样，就引 起其它各数之差了。因此，他以391年有144闺代替19年7闺。至此，历法上的四种月法：朔望月（“古历”所用），恒 星月（三统历所用），近点月（乾彖历）所用），交 点月（大明历所用），到了祖冲之才算完备发现与当时的位因而发现岁差“使天为天,岁至为 了。大明 历因为遭到当时的顽固分子戴法兴的阻挠，没有被采用，到 了梁朝的天监时（公元502年至519年），祖冲之的儿子把大明历送交史官验定，结果证明比旧历好，才从天

13、监九年（公元510年）才得以开始施行。到陈后主祯明三年（公元589年）共施行80年。唐代，唐武德二年（公元619年）历法家张仁钧制定戊 寅元历才用了 “定朔”，这是我国历法史上的第三次大改 革。此历在公元619年至664年间施行，以太阳、月亮的平均 运动求得的会合周期，就是朔望月的平均值，每月为日，这称 为平朔。而太阳、月亮真正的会合周期，就是朔望月的真实值 也即定朔。唐代天文历算有名的天文历算家，就算是李淳风和 一行两人。李淳风是唐初是的天文历法专家，他和他的父亲李 播都精於天文历算，李淳风於贞观时官至太史令，晋书和五代 史志中的天文志、律历都是李淳风所撰写的，又制造了观测天 象的黄道浑仪。

14、而一行和其他天文工作者，通过长期观察，认定恒星位置有动，他还提倡实地测量子午线的长短。他根据实测结果，算出北极高度或子午线上的度数，每相隔一度，地球 表面的距离为里（唐里），合今天的公里。宋代，沈括制订了奉元历，在全国施行了十八年，又 制订了十二气历。这部历法，只依时令节气不按月亮圆 缺，撤底不用闺月，与现行公历的主张是吻合的。元代，我国古代天文学发展到了高峰。以郭守敬为首的把 外国人和金及宋司天监人员，加上王恂、许衡、张易、杨恒、 冯天章等，组成了一支强大的科技队伍，在全国建立了二十七 个观测站，测量了二十八宿及其它恒星的位置。二十八宿距离 观测值与现代精密定值平均的误差，仅是4分22秒，较

15、宋代 姚舜辅的观测结果减少了一半多。在太阳视运动方面，测定了 冬至时刻和回归年长度，此外，郭守敬还测量了北极出地和月 地距离。郭守敬、王恂等人，在实际观测的基础上，吸取了前人的经验，加上自己的创见，编订了我国最优秀的历法授时历。废除了上元积年的日法，精确而圆满地解决了古历中的 四个主要问题。四个主要问题是：定朔，闺月安排，二十四节 气安排，预推日、月食日期、时刻和见食情况。我国历法的第四次大改革，要算是郭守敬等人创制的授 时历成果最显着了。元至元二十八年，郭守敬制成的授时 历，从公元1281-1367年，共施行87年，并经改制为大 统历后，又从公元1368年到1643年，共使用了276年。总

16、合计算起来，实际使用了三、四百年。中国之星座：为了便於办认星星，进行天彖的观测、记录与研究，中国古代把星空中若干相邻的恒星组合在一起，并以人世间的事物或 职位的名称，来加以命名。这种的恒星组合称为星官，与西洋的 星座有同工之妙。每一星官中的星数不等，少至一个，多则可达 数十颗之多。季节的变迁和太阳有关，星彖在四季中出没早晚的变化， 反映着太阳在天空上的运动，古人很早就知道四季中太阳分别在各个星宿中的位置，当时的天文学家注意到日食时月亮和太阳位置相同，月亮在朔，每逢朔后，新月出现，向后推适当度数，就得到当时太阳所在的星空的位置，月食时，月亮和太阳 的位置相对， 望月所在的星空也正好和太阳所在的星

17、空相差180度。为了用星象判断季节，判断太阳所在的位置，他们辛勤地 观测着月亮所经过的星区，出现了二十八宿的星空划区法。二 十八宿是把沿着黄道和赤道附近的星彖，划为二十八个不相等 的部分，每一部分就叫做一宿。我国古代就根据每宿的出没和 中天的时刻判断季节。随着天文学的发展， 二十八宿的作用也 随之扩大。 在现代天文学形成之前，它不仅在编制历法，划分 二十四节气等方面发挥了重要作用，它还是归算太阳、月亮、五大行星（即金、木、水、火、土五星）乃至流星、慧星、新 星、满天星斗位置的标准。因此，可以说二十八宿是我国古代 天文学家的一项重大创举。三国时代吴国人陈卓，为我国古星彖图的集大成与奠基者。他以甘

18、德、石申与巫咸三家的全天星图为底本，将星空分别283官共有1465颗星。283官含三垣、二十八宿及其他星 官。星官的命名极富天人合一的色彩，举凡岀将入相、市井、 酒舖、九州地名及皇室家族的成员、皆可成星官之名。*二十八宿：二十八宿分布在天球赤道和黄道带一周，是我国古代对在 赤道和黄道一带恒星的分群系统。二十八宿的距星大多数是暗 星，一等星只有一颗，而四等星以下达八颗之多。二十八宿又分成四个大星区，用动物来命名叫做四彖，就是:东方苍龙（包括角、亢、氐、房、心、尾、箕七宿）；北方玄武（包括斗、牛、女、虚、危、室、壁 七宿）；西方白虎（包括奎、娄、胃、昴、毕、踢、参 七宿）；七宿）。南方朱雀（包括井

19、、鬼、柳、星、 张、翼、轸东汉王充论衡谈天:二十八宿为日、月舍，犹地有邮亭，为长吏廨矣！张衡：苍龙连蜷于左，白虎猛距于右，朱雀奋翼于前，灵龟圈首于後。Q二十四节气：在西洋的历法中，只分春分、夏至，秋分与冬至四个节气，对应太阳在黄道上，两次穿越赤道与最北与最南的四个时刻，以作为四季的中心。而我国农历里则把节气分得很细，定出了二十冏白庞四节气，相邻两节气对应太阳在黄道上运行15度。它们的名称大 都反应物候、农时或季节的起点与中点。由於节气实际反应太阳 运行所引起的气候变化，故二十四节气为阳历的自然衍生的产 物，与阴历无关。地球绕椭圆轨道公转，在近日点附近（冬至）的运行速度较 快，而在远日点（夏至）

20、附近运行速度较慢，所以以地球的观点，太阳在黄道上运行的速度也是冬快夏慢，运行15度所须的时间自 然有别，因此两节气之间所经历的时间长短也不同。冬天的节气 较密，而夏季的节气较疏。二十四节气的划分完全按回归年的长 度。为了调合回归年（阳历）与朔望月（阴历）之间的差异，农历把 二十四节气中，双数的叫中气，单数的叫节气，而且规定每一个 中气标定在一个农历的月份，例如雨水必定在正月，春分必定在 二月，谷雨必定在三月，其余依此类推。除此之外，月名也必须 和相对应的中气相合。下为二十四节气的名称与其物候：立春：立是开始的意思，春是蠢动，表示万物开始有生气，这 一天春天开始。雨水：降雨开始，雨水将多。 惊蛰

21、：春雷响动，惊动蛰伏地下冬眠的生物，它们将开始出土 活动。春分：这是春季九十天的中分点，这一天昼夜相等，所以古代 曾称春分秋分为昼夜分。清明：明洁晴朗，气候温暖，草木开始萌发繁茂。谷雨：雨生百谷的意思。雨水增多，适时的降雨对谷物生长很 为有利。立夏：夏天开始，万物渐将随温暖的气候而生长。小满：满指籽粒饱满，麦类等夏热作物这时开始结籽灌浆，即 将饱满。芒种：有芒作物开始成熟，此时也是秋季作物播种的最繁忙时To夏至：白天最长，黑夜最短，这一天中午太阳位置最高，日影 短至终极。小暑：暑是炎热，此时还未到达最热。大暑：炎热的程度到达高峰。立秋：秋天开始，植物快成熟了。处暑：处是住的意思，表示暑气到此为

22、止。白露：地面水气凝结为露，色白，是天气开始转凉了。秋分：秋季九十天的中间，这一天昼夜相等，同春分一样，太阳从正东升起正西落下。寒露：水露先白而後寒，是气候将逐渐转冷的意思。霜降：见霜。立冬：冬是终了，作物收割後要收藏起来的意思，这一天起冬 天开始。小雪：开始降雪，但还不多。大雪：雪量由小增大。冬至：这一天中午太阳在天空中位置最低，日影最长，白天最 短，黑夜最长。小寒：冷气积久而为寒，此时尚未冷到顶点。大寒：寒冷到顶点。二十四节气中以立春、春分、立夏，夏至、立秋、秋分、立 冬与冬至等八节气最为重要。它们之间大约相隔46天。一年分为 四季，立表示四季中每一个季节的开始，而分与至表示正处於这季节的

23、中间。现代我国所使用的历法，皆依回归年 制定，二十四节气基本上是一致的，前後的相差不会超过一两天。有兴趣记这些节气的人，可用下列的速记调（每节气取一个字），或许有帮助。春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连；秋暑白秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。上半年在六、廿一，下半年是八、廿三;每年二月开始算，最多相差一两天。Q中国古代主要天文学家略传张衡（78 - 139 AD）张衡是我国历史上伟大的科学家，对天文学（浑 天仪）、数学（圆周率）和地震学（候风地动 仪）方面都有杰出的贡献，在世界科学史上留下 了光辉的篇章。其两京赋亦为文学佳作。祖冲之（429一500 AD）是我国历史上伟大的科学家，在数字、机械制 造、乐

24、律等方面都有研究，天文历法也是他研究 的主要内容之一，大明历就是他这方面的代 表。提到圆周率的时候，祖冲之不仅在古代的 数学方面取得了卓越的成就，在天文学方面更有 创新。A张遂（一行和尚）（683 - 727 AD）唐玄宗时任太史令掌管天文历法、气彖、地震等工作，支持浑天说。制黄道游仪、水运浑仪 等精巧天文仪器，以进行我国古代第一次大规模 的天文测量，所得之数据後用以编成大衍 历。郭守敬(1231 - 1316 AD)是我国古代伟大的科学家之一。他不但是个杰出 的天文学家，而且还是个水利学家和机械制造专 家。元朝至元十三年(1276 AD)任工部郎中，借 调至太史局主持历法改制工作，简化复杂难用的 旧式浑仪，而成精度高而结构简单的简仪。主导 我国古代第二次全国性的天文大地观测，以实测所得之数据编成授时历，为我国古历法的最 咼成就。徐光启(1562 - 1633 AD)引进、翻译许多西方天文学与数学书籍。王锡阐(1628一1682 AD)清初着名的民间天文学家，一生从事天文研究工 件，吸收中西历法之精华，更经二十多年的天彖 观测後撰写成晓庵新法。王真仪(1768 - 1797 AD)清代女天文学家。精通天文、地理、数学、医 学、诗文绘画与气象，但以天文学最有造诣。相 传生平共有着作六十四卷，惜大多遗失而不