天文知识演示

天文知识绪论探索宇宙是人类永恒的欲望人类从黑暗中走来，每天能够相伴，驱散孤独，战胜恐惧的，只有挂满苍穹的璀璨繁星在无数次仰望苍天的经历中，人们逐渐获得了知识，激发了灵感，积累了智慧世界各族文化、各种文明都极其重视天文学人类文明史证明，科学技术的进步取决于人类社会存在的物质条件。最早产生和发展起来的科学部门，往往是与生产和生活实践关系最密切的那些知识领域。天文学正是与人类文明同时发端的一门古老科学。不难想象，人类在有文字记载之前，由于农牧业生产和实际生活的需要，就开始注意某些显著的天象了。如掌握季节变化、记录时间和确定方向，都离不开对日月星辰运行的观测。自有了文字之后，天文学便在人类文明的发祥地萌芽并诞生了。可见，天文学的产生不是历史上的某种偶然因素造成的。说天文学首先产生于某个民族，这是不确切的，也是没有意义的。古埃及大约在公元前60世纪尼罗河流域的农业生产就得到发展，公元前40世纪初尼罗河流域就进入了金石并用的时代。尼罗河是埃及文明的摇篮，每年一度的河水泛滥，给埃及土地带来了水和肥沃的淤泥。埃及人注意到，每当天空最亮的天狼星第一次于日出之前在东方地平线上出现（偕日出），那就预示尼罗河即将泛滥了。于是，埃及人在制定历法时，便以天狼星偕日出的日子作为一年的起点，人们叫它天狼星年。

古埃及他们还认识到太阳在恒星间一年移动一周。大约在公元前30世纪就能确定一年的长度，先是定为一年365天，后又定为365天多一点。又规定每年12个月，每月30天，在年末再加5个附加日。到公元前238年，埃及人正式颁布每4年再加上一个闰日的历法（但并未执行），这实际上就是现行阳历的前身。近代人发现，埃及金字塔的南北方向非常准确。有一座金字塔座落在北纬30°线上，塔的正北有一通向地宫的通道，其倾角也恰好是30°，表明这个通道正好对着北极。还从棺盖上发现绘有著名星座的星图。这都说明古埃及人在当时已掌握了一定的天文知识。古巴比伦和亚述

到公元前19世纪后的巴比伦和亚述时代，两河流域文化进入兴盛时期。从考古发掘中得知，流域的人们很早就知道河水泛滥和季节变换都与天象有关。为了保证农业生产和预报河水泛滥的时间，需要制定精密的历法。为此，僧侣们经常在寺塔顶层用窥管观测天象。到公元前1700年前，巴比伦有了统一的历法。该历以月相循环周期为基础，以娥眉月第一次在日落后重现在西方时为一个月的起始。一年12个月，其中6个大月，每月30天；6个小月，每月29天。再用闰月协调与季节的关系，到公元前383年规定19年7闰。这已经是非常接近科学实际的阴阳历了。古巴比伦和亚述巴比伦人和亚述人还认识了12个月和“金木水火土”五星的运行规律。公元前13世纪把黄道附近的星区划分为12个星座。当时的12个星座与黄道十二宫是一致的，它们与现代通用的名称完全一样。巴比伦人和亚述人都把日月五星看作天神，一直到公元前650年，七个天神轮流值日的周期已经形成。现行的星期制度大概就是从那个时候开始的。

至于预报交食的沙罗周期是否巴比伦人的发明，目前尚有争议。近来有人考证，没有任何文献能证明迦勒底人曾使用过交食周期预报日月食。但他们已认识到了黄道和白道，月食一定发生在望，并且只有当月亮靠近黄白交点时才能发生食。

巴比伦人还把宇宙看成是由隆起的大地、天空和海洋三部分组成，大地屹立于海洋之中。这与中国古代的盖天说是一致的。

古印度

公元前12世纪印度开始有了文字记载的历史。由于农业生产的需要，印度早就创立了自己的阴阳历。印度位于北半球热带，各地气候变化有差异，因此各地历法不一。有的地区以12个恒星月为一年，1个恒星月为27天，全年324日；有的地区以13个恒星月为一年，全年351日；有的以12个朔望月为一年，一年354日。有的地区以360日为一年；有的以366日为一年。印度人对季节的划分也不一样，有的将一年划分为春、夏、雨、秋、冬、凉六季；有的划分为冬、夏、雨三季。但印度地处热带季风气候区，无论将一年划分为六季还是三季，都是符合当地情况的。

为了表示日月五星的运动情况，印度人曾把黄道天区划分为27个相等的部分，称其为27个月站，这与恒星月周期相符。印度人还把朔望月分为两部分，自朔至望称白月，自望至朔称黑月。人们还往往以满月时月亮所在的星座命名月份，如角宿月，氐宿月等。

印度人的宇宙观，认为大地是平的，天也是平的，大地中央是神圣的须弥山，日月星辰都围绕须弥山运转。

古希腊希腊是欧洲文明的发源地，它地处巴尔干半岛南部。特殊的地理位置，使它很容易接受古代的东方文明。希腊人继承了埃及和巴比伦的文化遗产，在天文学方面做出了重要贡献。从公元前6世纪泰勒斯到公元2世纪托勒密近800年间，希腊天文学发展迅速。在这期间，先后出现过四大学派。

(1)爱奥尼亚学派（公元前6世纪～前5世纪）

（2）毕达哥拉斯学派（公元前6世纪～前4世纪）

（3）柏拉图学派（公元前427～前347年）

（4）亚历山大学派（公元前332年～前146年）

古希腊(1)爱奥尼亚学派（公元前6世纪～前5世纪）把巴比伦和埃及的天文学知识介绍到希腊。相传泰勒斯曾利用从巴比伦那里学到的天文知识，成功地预报过一次日食，使当时正在西亚交战的两个民族都感到惊恐，从而制止了一场旷日持久的战争。

（2）毕达哥拉斯学派（公元前6世纪～前4世纪）

毕达哥拉斯断言，大地为球形，月食是由于球形大地的影子投射到月亮上形成的，月食时阴影的边缘总是呈弧状的，因为圆是最完美的几何图形。日月五星的视运动是由于地球自身也在运动的反映。德谟克利特提出了著名的原子学说，他认为万物都由原子组成，地球和其它天体都是由于原子涡动而形成的。他还推测出太阳比地球大，银河是由众多恒星聚集而成的。

古希腊（3）柏拉图学派（公元前427～前347年）柏拉图接受毕达哥拉斯学派关于圆是最完美图形的观点，并用这个观点解释宇宙。地球是万物中心，日月众星附在各自的透明水晶球上绕地球运转；所有恒星都位于最外面一层的水晶球上；所有的水晶球都被恒星天体带动着运转。柏拉图的学生亚里士多德（公元前384年～前322年）认为在恒星之外，还有一层统帅所有天球运动的宗动天。他坚持认为大地是静止不动的，否则，一定会观测到恒星的视差位移。在以后的两千年间，这个理由一直是地球不动的重要证据

古希腊（4）亚历山大学派（公元前332年～前146年）

阿利斯塔克（公元前310年～前230年）那时就独自主张太阳中心说。他认为太阳和恒星静止不动，而地球和五个行星则都以太阳为中心运转。由于地球每年绕日一周，同时又每天自转一周，所以才产生天体的周年变化和周日视运动。他还认为恒星与地球的距离，要比太阳的距离远得多，。阿利斯塔克还用三角法测量过太阳、月球和地球之间的距离及它的大小。

埃拉特色尼（公元前284年～前192年）巧妙地利用基本位于同一子午线上的塞恩(今阿斯旺)和亚历山大在夏至日正午太阳高度的差别，以及两地间的距离，算出地球的大小，得知地球周长39600km，与实际值非常接近

古希腊

希腊的另一位大天文学家喜帕恰斯（前190～前125年）是古代方位天文学的奠基人。公元前二世纪，观测天文学在亚历山大盛行一时。他算出一年较准确的长度，测得白道与黄道交角约为5°，发现其交点每19年沿黄道移动一周，还发现了岁差。他对恒星的方位作了精密的测量，编制了包含有1080个恒星的星表。这对以后西方天文学的发展起了很大的作用。

在喜帕恰斯以后的300年中，希腊天文学进展不大。最令人瞩目的是工作在埃及亚历山大的天文学家托勒密（公元85年～165年）。他集古代希腊天文学之大成，写出不朽的巨著《大综合论》（后来阿拉伯人译成为《天文学大成》），概括了希腊时期天文学的所有成就。

上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学

中国是世界文明古国之一，也是农牧业发展最早的国家，因此，中国天文学的起源可追溯到久远的年代。中国天文学史最能清楚地表明天文学由萌芽到早期形成和发展的一般过程。

《尚书》已有关于天象与祭祀的记载据史书所载，五帝时代（公元前26世纪～前21世纪）已有一套观察日月星辰定季节的办法，并有专职官员“火正”负责这项工作。那时一年的长度定为366天，以闰月的办法调整月份和季节的关系。《夏小正》是记述夏朝(公元前21世纪～前17世纪)的历书。夏代观象授时更加系统，天象物候并重。该书按12个月的顺序记述每月的星象、气象、物候以及相应的农事活动。

上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学殷商甲骨中证实，殷商时代（公元前17世纪～前11世纪）的天文学已相当发达。除用回归年纪年，朔望月纪月外，还采用干支纪日。商代历法是阴阳历，闰月安排在年终。在甲骨卜辞中，还有相当数量的日食、月食、新星、超新星等天象记录，其中有的已被现代的天文考古考证出具体年代。

西周时期（公元前11～前8世纪）的天文学不仅相当发达，而且还很普及，把天象与日常生活相互联系。《诗经》中"七月流火，九月授衣"，"月离于毕，俾滂沱矣"这样的记载相当多见。西周时期还把日月所经过的天区划成28个星座，称二十八宿。近年在甲骨卜辞中也找到部分二十八宿的名称，因此，它的起源可追溯到更久远的时代。

春秋战国（公元前770～前222年）时代便是我国古代天文学形成时期。这个时期天象观测的对象广，内容多，有的还达到精确的数量化程度。记录这一时期历史的《春秋》和《左传》里有丰富的天文资料。如从公元前720年到前48年，《春秋》记有日食37次，现考证有32次是准确的；公元前687年的陨石雨记载，是天琴座流星雨的最早记录；所记公元前644年落在宋国的陨石，是世界上最早的陨石记录；《左传》所记公元前613年"秋七月有星孛入......"，是彗星的最早记录。战国时期已有专门天文著作。齐国甘德著《天文星占》8卷，魏国石申著《天文》8卷，并编制了含有一百多颗星的赤道坐标星表。

春秋战国时期产生了丰富多彩的宇宙理论，概括起来有三种：盖天说主张天圆地方，较早出现在《周髀算经》中；浑天说认为天地都是浑圆形状，大概由石申建立；宣夜说认为天无形质，日月星辰靠气飘浮于空中，因此曾有杞人忧天的故事。

上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学

秦汉时期（公元前221年～公元220年）国家统一，为综合和发展在诸侯割据时期各地发展起来的天文学创造了条件，从而形成具有中国特色的完整的天文学体系。

历代帝王出于巩固自己统治地位的需要，对天文学都非常重视。天文机构和天文研究始终受到皇家的监视和扶持。汉代的太史令是掌握天文机构的最高官吏。因此，中国天文学家对天象观测和研究一直十分精湛，有丰富而连续的天象记录，且可信度非常高，为全世界提供了罕见的天文学史料。

《汉书五行志》“河平三年（前28年）三月己未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。”上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学《史记》里有《历书》和《天官书》两部天文学专门篇章。前者概述了我国天文学的起源、发展和制历原则；后者确定了由五官二十八宿组成的我国第一个完整的星官（星表）体系，还在行星视运动、交食、恒星亮度颜色、彗、孛、流陨、极光和黄道光等广泛的天文领域展开研究和总结，开创了天文学载入国史的先河。《汉书·五行志》中也有许多重要的天象记载，如太阳黑子，超新星等，都是世界最早的天象记录。

历法方面，秦统一中国后继续使用颛顼历，以孟冬之月（相当今农历十月）为岁首，年终置闰，并有24节气的全部名称。汉武帝七年编制太初历，改为与今相同的岁首，将年终置闰改为没有中气的月份为闰月，此法沿用至今。到西汉末年已将交食周期和五星会合周期测得很准，与今值相差甚微。上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学

在历法上，南朝何承天于公元443年编撰的元嘉历，第一次按实际合朔安排朔日，由定朔法代替平朔法。公元462年祖冲之制定的大明历第一次引入岁差，把回归年和恒星年区分开来，从而提高了历的精度。岁差是东晋虞喜在公元330年前后发现的。北齐张子信经过30多年的观测，发现太阳周年运动的不均匀性。公元604年隋朝刘焯把这一成果用于他编制的皇极历，由定气法代替过去每15天为一节气的平气法，使二十四节气安排更为合理

上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学从宋初到明末（公元960～1600年）是中国经济发展较快的时期。生产的发展，推动了自然科学前进，其中天文学也取得了许多重要成就。

首先是宋代所记录的两次超新星，被今天世界天文界所关注。一次是景德三年（公元1006年）发生在豺狼座的超新星；另一次是至和元年（公元1054年）发生在金牛座的超新星，至今人们还在研究它们的射电源。上下四方曰宇，往古来今曰宙——中国天文学天文仪器的发明和制造令人瞩目，宋元佑七年苏颂、韩公廉工于巧思，制造了可自动演示天象和自动守时、报时的水运仪象台。还制造了人可进入内部观看的浑天象，是现代天文馆演示天象的先驱。宋代的沈括不仅研制和改进过一些观测仪器，还创造了我国仅有的一部阳历历书，即十二气历，但未被实行。元代郭守敬，为编制新历，主持制造仪器和观测工作。他研制的许多新颖仪器，充实了当时世界上最大的元大都天文台，其中包括玲珑仪、简仪、浑天象、仰仪、高表、景符等，都是当时最先进的仪器。简仪的赤道装置是当今望远镜赤道装置的鼻祖。现存河南登封的观星台，其直壁和石圭就是郭守敬所创高表的实物例证。

在中华传统文化中，天文知识是必备的常识

七月流火，九月授衣《诗经·豳风·七月》绸缪束楚，三星在户。《诗经·唐风·绸缪》授曰：“适观天象，见太白逆行于柳、鬼之间，流光射入牛、斗之分，恐有贼兵劫掠之害。乌巢屯粮之所，不可不提备。……”《三国演义》月出于东山之上，徘徊于斗牛之间。《赤壁赋》“荧惑守心”…………近代天文学发展，推动了人类历史的进程哥白尼的日心说伽利略的望远镜观测开普勒行星运动定律牛顿力学定律天文与航海的互动现代天文学天文学研究的对象：天体和宇宙天体作为宇宙间各种星体的总称，包括：太阳、月亮、行星、卫星、彗星、流星体（群）、陨星、小行星、恒星、星团、星系、星际物质等，所以天文学的研究对象也就是人类认识的宇宙。

天文学以对天体的观测作为基本的研究方法

目测光学望远镜射电望远镜探测器天文学的科学分支

1．天体测量学

（1）球面天文学

为确定天体的位置及其变化，首先要研究天体投影在天球上的坐标表示方式，各坐标之间的相互关系及其修正，如地球运动和大气折射所造成的位置误差，这是球面天文学的研究任务。（2）方位天文学

对天体在宇宙空间的位置和运动的测定，则属于方位天文学的研究内容，它是天体测量学的基础。依据观测所用的技术方法和发展顺序，又可分为

①基本天体测量（精确测定天体