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shengminwujiang 生民无疆 关于世界天文学源头问题的一些资料 世界天文学到底起源于哪里？ 本文只提供一些基本素材，供读者参考。大家自己下结论。 一、现代天文学的一些基本理论 这里，我从一部大学天文学专业教科书《普通天文学教程》，摘录以下文字： 1．天圆（天球）的假设 “无论在地球表面什么地方，我们都可以看見天空好象是一个巨大的天穹，太阳、月亮、恒星都分布在天穹的内表面。……很久以前就已经知道，星球的距离彼此相差很大，并且事实上也沒有什么固体的圆球；虽然如此，科学上仍然保留这个假想的圆球作为表示天体视运动的辅助工具。在球面上作些假想的点和线，利用它们来确定星球的视位置。” 2．天极、地球中心的假设 “由观测可以知道，夜天的形象随时在改变：西方的星座逐渐下落，有的完全落到地平线下；相反地，东方的星座逐渐上升，新的、不久以前还看不見的星座不断地出现。但是星座的形狀并不改变。恒星好象是固定在天的一定位置上，而天穹象一个整个的固体圆球，均匀地在转动着。天穹每天旋转一次，因此这运动叫做周日旋转。假想的天穹的旋转轴线叫做天轴。它通过天球心，也就是通过观测者的眼睛，和天球交于正相对的两点―天极。天极在天空的位置很容易由观测决定：如果有一个恒星正好位于天极上，这个恒星便固定不动。事实上并沒有这样的星，但是在小熊座里有一个相当亮的恒星非常靠近两个天极的一个(北极)。用肉眼看来，它的位置似乎永不改变，这个星叫做北极星，由它可以定出天球北极的大概位置。与北极相对，便是天球的南极，在地球的北半球看不見它。恒星由于周日运动画出大小不同的圆圈；离天极较近的恒星所画出的周日圈较小。所有天体的周日圈互相平行，因此被叫做周日平行圈。离天极较近的恒星所画出的圆圈完全在地平线上，这些恒星永不下落。对于北半球的观测者，北极附近恒星的旋转是按反时针方向。” 3.“地方”的假设 “竖直线或铅直线就是所在地重力作用的方向，决定了一个基本的方向。铅直线向上延長和天球相交的点做天顶。向下延長得到的交点叫做天底。穿过观测者的眼睛(即天球中心)而且垂直于铅直线的平面叫做地平面。地平面在天球上截出了一个大圆，叫做数学地平或真地平。” （“天圆地方”，不是愚昧无知，而是科学假设，否则，如何建立东南西北？） 4.经纬线的假设 “第二个基本点是北天极。经过天极和天顶作大圆，便得到天子午圈：它和地平圈交于北点和南点。子午面和地平面垂直；它们的交线叫做正午线。南北两点在正午线上。在地平面上通过球心而且垂直于正午线的面线和地平圈交于东点和西点。每个天体每天通过子午圈两次：(1)在天极的南方，这时天体走到最高位置(这叫做上中天)。(2)在天极的北方，这时天体走到最低的位置(这呼做下中天)。和两极距离相等的大圆叫做天赤道。天赤道面和天轴垂直。赤道与地平圈交于东点和西点；它把天球分为南北两半球。恒星的周日平行圈显然和天赤道平行。” 5.天轴的假设 “天球的旋转是一种表观的现象，实际上并不是整个天穹由东向西转，而是地球由西向东转的結果。所谓“天轴”和地球的自转轴平行，而天球赤道面和地球赤道面平行。” 6.纬度的设定 “在地球表面上任意一点，天极离地面的高度等于该点的地理纬度。” 7.黄道的假设、黄赤交角的设定 “太阳除了参加其他天体的周日视运动以外，本身还有周年运动……太阳在它向东的周年运动中，有时向北偏，有时向南偏……古时候已经测定了太阳在恒星间移动的路徑，那是在天球上的一个大圆，称为黄道，它和赤道的交角約23.5°。黃道和赤道的交角称为黄赤交角……黃道两旁的恒星在古代就已经被归入12个星座内了。这些星座所处的天空称为黄道带（“动物圈”）。在黄道带的每一个星座里太阳都要逗留约一个月之久……为了准确地决定黃道对赤道的傾角，必须测量一年之中太阳中心正午时的高度的最大值和最小值，或者它的最大和最小的天顶距……很早以前，就已经用这种方法求出黃赤交角来。这个数值的最古的一次测定是公元前1100年左右由中国天文家周公所做的。黄赤交角随着时间在改变着，但变得很慢。” 8.时间的假设 “古代的人们已经采用了昼夜交替的周期来量度时间间隔，以后也采用四季的循环。我们知道这些现象是地球自转和公转的反映。地球自转最能满足时间量度的要求(旋转周期稳定，应用方便)，因此一昼夜成了时间的基本单位，而时间的量度也成为天文学最重要的一个任务……我们可以根据天穹的视运动来判断地球的自转。我们根据春分点或者太阳的运动所表现出来的天穹旋转来得出时间的基本参考系，定出了恒星时和太阳时。” 9.二分二至的设定 “黃道和赤道的交点称为春分点和秋分点。在黄道上春分点和秋分点间的中点称为夏至点和冬至点。冬至点或夏至点和赤道的角距离，就等于黄赤交角。” 10.历法的编制 “较长的时间间隔的参考系統叫做历法。远古的人们就已经用回归年作为长的时间间隔的参考基础，它是季节循环的周期，等于365.2422个平太阳日。但回归年同平太阳日以及平均长度为29.531平太阳日的另一种时间单位—月(月貌的循环周期) —沒有简单的关系。此外，这些单位是彼此无关的，因为每一种都决定于一种和地球或月球的运动有关的自然现象的长短。回归年所含的日数不是整数。但我们的生活所根据的年是包含整数(365或366)的平太阳日的历年。含有366日的年叫做闰年，闰年的建立是为了使历年的平均长度接近于回归年的长度，使季节的开始能够在历年中保持不变的位置。” 11. 补充材料 （1）“希腊化”时代的埃及托勒密天文台，是一个子虚乌有的存在，因为，在1500年以前，埃及的亚历山大城所在地，还是茫茫大海。 （2）1667年，巴黎天文台成立，这是法国历史上的第一个天文台，也是欧洲历史上的第一座天文台。 （3）1675年，格林威治天文台成立，这是英国历史上的第一个天文台。 （4）牛顿：1661年进入剑桥大学三一学院学习；1664年被选为三一学院研究生；1665-1666年间为躲避瘟疫回到农村老家研究行星问题而成就斐然；1693年患神经病。 二、中国古代的天文学理论 唐初大天文学家李淳风撰写的《晋书·天文志》： “古言天者有三家，一曰盖天，二曰宣夜，三曰浑天……暨汉太初，落下闳、鲜于妄人、耿寿昌等造员仪以考历度。后至和帝时，贾选逵系作，又加黄道。至顺帝时，张衡又制浑象，具内外规、南北极、黄赤道，列二十四气、二十八宿中外星官及日月五纬，以漏水转之于殿上室内，星中出没与天相应。因其关戾，又转瑞轮蓂荚于阶下，随月虚盈，依历开落。其后陆绩亦造浑象。至吴时，中常侍庐江王蕃善数术，传刘洪《乾象历》，依其法而制浑仪，立论考度曰： 前儒旧说天地之体，状如鸟卵，天包地外，犹壳之果黄也；周旋无端，其形浑浑然，故曰浑天也。周天三百六十五度五百八十九分度之百四十五，半覆地上，半在地下。其二端谓之南极、北极。北极出地三十六度，南极入地三十六度，两极相去一百八十二度半强。绕北极径七十二度，常见不隐，谓之上规。绕南极七十二度，常隐不见，谓之下规。赤道带天之纮，去两极各九十一度少强。 黄道，日之所行也，半在赤道外，半在赤道内，与赤道东交于角五少弱，西交于奎十四少强。其出赤道外极远者，去赤道二十四度，斗二十一度是也。其入赤道内极远者，亦二十四度，井二十五度是也。 日南至在斗二十一度，去极百一十五度少强。是也日最南，去极最远，故景最长。黄道斗二十一度，出辰入申，故日亦出辰入申。日昼行地上百四十六度强，故日短；夜行地下二百一十九度少弱，故夜长。自南至之后，日去极稍近，故景稍短。日昼行地上度稍多，故日稍长；夜行地下度稍少，故夜稍短。日所在度稍北，故日稍北，以至于夏至，日在井二十五度，去极六十七度少强，是日最北，去极最近，景最短。黄道井二十五度，出寅入戌，故日亦出寅入戌。日昼行地上二百一十九度少弱，故日长；夜行地下百四十六度强，故夜短。自夏至之后，日去极稍远，故景稍长。日昼行地上度稍少，故日稍短；夜行地下度稍多，故夜稍长。日所在度稍南，故日出入稍南，以至于南至而复初焉。斗二十一，井二十五，南北相应四十八度。 春分日在奎十四少强，秋分日在角五少弱，此黄赤二道之交中也。去极俱九十一度少强。南北处斗二十一，井二十五之中，故景居二至长短之中。奎十四，角五，出卯入酉，故日亦出卯入酉。日昼行地上，夜行地下，俱百八十二度半强，故日见之漏五十刻，不见之漏五十刻，谓之昼夜同。夫天之昼夜以日出没为分，人之昼夜以昏明为限。日未出二刻半而明，日入二刻半而昏，故损夜五刻以益昼，是以春秋分漏昼五十五刻。 三光之行，不必有常，术家以算求之，各有同异，故诸家历法参差不齐…… 分黄赤二道，相兴交错，其间相去二十四度。……张衡云：‘文曜丽乎天，其动者有七，日月五星是也。日者，阳精之宗；月者，阴精之宗；五星，五行之精。众星列布，体生于地，精成于天，列居错峙，各有攸属。在野象物，在朝象官，在人象神。其以神差，有五列焉，是为三十五名。一居中央，谓之北斗。四布于方各七，为二十八舍。日月运行，历示吉凶，五纬躔次，用告祸福。中外之官，常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百，微星之数盖万有一千五百二十……’” 主要内容如下： 1. 很早以前，中国的天文学有三大流派：盖天学派、宣夜学派、浑天学派。浑天学派由于其卓越的现实成就，成为近两千多年的天文学界的主导者。（任何一门学科的形成，都必须且必然有一个漫长的过程。） 2. 张衡制作浑天仪，上面有内规外规、南极北极、黄道赤道、二十八宿、日月金木水火土星，上面还列有二十四节气。浑天仪以水力驱动运转，各星体运行与实际观测的天体运行完全一致。（仅有理论是不够的，还必须有实际观测、科学实验。） 3. 以张衡为代表的历代天文学家，深知宇无极、宙无穷，但是，为了便于工作，他们根据日月星辰运行规律，虚拟了一个宇宙模型。三国时期吴国官员王蕃根据刘洪《乾象历》制造浑仪，并撰写了说明书如下。（通过观测、实验而推导建立的宇宙模型） 4.“譬如卵白，白绕黄也”。如同鸡蛋一样，天包裹着地，天如同蛋壳蛋白，地如同蛋黄。（天是球体，地也是球体） 5. “斗极，天之中也”，“南极北极，天轴所在，转运所由”。始终高高在上、相对不动的北斗被确定为天的中心，由此，假设一根南北向穿过地心的天轴、地轴，北为北极，南端则为南极。假设地球静止不动，由日月星辰构成的天，围绕这根轴而运转。（地球中心说。地球中心说与太阳中心说的区别，不过是站在不同角度看宇宙罢了。） 6. 经过测定，太阳东西向运行一个周天，形成365.2462天（三百六十五度五百八十九分度之百四十五）。于是，确定球体的经度，均为365.2462度。（太阳历；经度的来历） 7. 太阳白天从上面过，晚上从下面过（“天如车轮而转，日月旦从上过，夜从下过”），所以，对地球“又中分之，则半覆地上，半绕地下”，于是，地球被分为上半球、下半球。（据太阳光投射，将地球分为两个半球；现在分为东、西半球） 8. 南北两极相距182.5度多一点（周天经度的一半；今为180度）。以其中线为赤道，等分为南半球、北半球，各自的纬度为91度多一点。中国古人测量纬度，就是“夜视北极出地高度”，如，据《资治通鉴》卷212：“开元十二年甲子（公元724年）……壬子，命太史监南宫说等于河南、北平地测日晷及极星，夏至日中立八尺之表，同时候之。阳城晷长一尺四寸八分弱，夜视北极出地高三十四度十分度之四……”阳城即当今河南登封市告成镇。唐代测出的是北纬34.4°；按卫星地图该地在北纬34.47°。（赤道、南北半球、纬度） 9. 太阳运行，并不是正东西向的，而是与赤道交叉的一条轨迹，这就是黄道。经过测定，黄道越过赤道南北最远处达二十四度，便往回返，这就是南、北回归线。（黄道，及其与赤道的关系） 10. 太阳自南往北越过赤道时便是春分日，反之便是秋分日，这就是黄赤二道相交处。太阳行至最北处便是夏至，反之便是冬至。（二分二至） 三、中国传统历法的编制 有了上述基础，开始进入历法编制。 中国的传统的历法，是一个大系统，而不是简单的太阳历，其编制工作十分复杂。 据《后汉书·律历下》： “天之动也，一昼一夜而运过周，星从天而西，日违天而东。日之所行与运周，在天成度，在历成日。……极建其中，道营于外，琁衡追日，以察发敛，光道生焉。孔壶为漏，浮箭为刻，下漏数刻，以考中星，昏明生焉。日有光道，月有九行，九行出入而交生焉。……历数之生也，乃立仪、表，以校日景。景长则日远，天度之端也。日发其端，周而为岁，然其景不复，四周千四百六十一日，而景复初，是则日行之终。以周除日，得三百六十五四分度之一，为岁之日数。日日行一度，亦为天度。察日月俱发度端，日行十九周，月行二百五十四周，复会于端，是则月行之终也。以日周除月周，得一岁周天之数。以日一周减之，余十二十九分之七，则月行过周及日行之数也，为一岁之月。以除一岁日，为一月之数。月之余分积满其法，得一月，月成则其岁大。月四时推移，故置十二中以定月位。有朔而无中者为闰月。中之始曰节，与中为二十四气。以除一岁日，为一气之日数也。其分积而成日为没，并岁气之分，如法为一岁没。没分于终中，中终于冬至，冬至之分积如其法得一日，四岁而终。月分成闰，闰七而尽，其岁十九，名之曰章。章首分尽，四之俱终，名之曰蔀。以一岁日乘之，为蔀之日数也。以甲子命之，二十而复其初，是以二十蔀为纪。纪岁青龙未终，三终岁后复青龙为元。” 大意是： 1. 有了天文台和基本的设备，就需要大批人员日夜不断地进行天文观测，不断地校准时间，并实时记录日月星辰的运行状态，包括在全国各地立仪、表，以校日景。 2. 确定某一天某一时（比如春分日中午十二点整）为太阳运行的起点，太阳要运行4周天，即1461天，才会准确回到这个起点。这，便是阳历四年一闰的原因。 3. 同样方法观测，太阳要运行19周天，月亮要运行254周天，才会回到起点。这称之为章。 4. 由于太阳19周天（非4的倍数）的时间，不够均衡年历，因此，取日月公约数，则太阳运行76周天即76年，月亮运行1016周天，才能实现日月同时回到最初的起点。这称之为蔀。 5. 以月周天作为年内二级计量单位，每年12个月；以24节气记录太阳日历；以数字（如初一、十五）记录太阴日历，从而建立起完整的阴阳合历。（为什么西历也是一年12个月？） 6. 以天干地支纪年。天干地支是由5个（金木水火土）12生肖（即一个岁星轮回）构成，一个甲子是60年，确保了甲子纪日的轮回。如此，20蔀即1520年，才能完成一个循环。这称之为纪。 7. 历法起始时间为甲子朔旦冬至。要实现其完整循环即五行相代，回到甲子朔旦冬至，则需要3纪即4560年。这称之为元。 这，就是我国历法的“纪元”，在2000年多前的历法规则。它包含着这个宇宙运行规律的大系统。其中，既有四季分明、利于农事的二十四节气，也有易记易察、预告潮汐的月历；既有通俗的甲子纪年，也有高深的七曜（日、月、金、木、水、火、土）运行规律。 四、地图与地球仪的基本规则 今天，在全世界，我们看地图、地球仪，统统是： （1）上北、下南、左西、右东， （2）东西为经、南北为纬， （3）中分南北者为赤道， （4）地球仪的北轴对准北极星。 如此等等全球统一的规则，与中国自古以来的基本规则完全一致。 为什么会这样？ 其核心在于：北为上，北为尊。这既是我国的天文学规则，也是传统的礼法规则。引用一句简单而权威的话，《论语》： “子曰：为政以德，譬如北辰，居其所而众星共之。” 因此，古代朝堂、衙门一律坐北朝南，皇帝上朝必是“面南背北”。 华夷图，宋朝绍兴六年（1136年）刻。 这就决定了古人在绘制地图时，必然是上北下南。这一文化传统，也体现在我们日常生活用语中，如：北上天津、南下广州。 关于地球仪的来源，《隋书·天文上》说： “故王蕃云：浑天仪者，羲、和之旧器，积代相传，谓之玑衡。其为用也，以察三光，以分宿度者也。又有浑天象者，以著天体，以布星辰。而浑象之法，地当在天中，其势不便，故反观其形，地为外匡，于已解者，无异在内。” “浑天象者，其制有机而无衡，梁末秘府有，以木为之。其圆如丸，其大数围。南北两头有轴。遍体布二十八宿、三家星、黄赤二道及天汉等。别为横规环，以匡其外。高下管之，以象地。南轴头入地，注于南植，以象南极。北轴头出于地上，注于北植，以象北极。正东西运转。昏明中星，既其应度，分至气节，亦验，在不差而已。不如浑仪，别有衡管，测揆日月，分步星度者也。” 大意是： 三国时吴国天文学家王蕃说，自古以来，天文学家就制作了浑天仪用于天文学研究。后来又制作了浑天象，用来描述天体与地球的关系。为了简便，便做了一个地球，将日月星辰直接标定在上面，将天地合为一体。 南北朝时南朝的秘书监就有用木头做的浑天象，那是一个很大的圆球，球面标定有二十八宿、三家星、黄道、赤道、天汉，和石氏、甘氏、巫咸三家星图。其南北两端有一个轴，北在上，南在下，可以东西向旋转。在其外装有一个标定节气等数据的横规环。转动时，也基本与实际相符，其功能当然不如浑仪了。 世界地图，无论怎么变，统统是： 上北、下南，中分南北者为赤道。 地球仪，无论怎么变，统统是： 上北、下南，中分南北者为赤道， 北轴对准北极星。 |
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