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没有望远镜的时代,古人如何观天象?

来源:科普中国2020-07-23 13:45

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  在中国古代,很早就有了“天文学家”的存在。早在传说时代,就有世袭执掌天文的官吏,专门观测天象。历代沿续,设观星台、观象台、司天台、司天监、钦天监等机构,负责观测天象、推算历法。汉文献中对日食、月食、恒星、彗星等天象的观测与记录,都是世界上最早的和最完整的。

  那么,在科技尚不发达的时代,古人如何夜观天象?是否有属于他们的“望远镜”?透过这些“利器”,他们又看到了什么?

  这些“神器”,让古人看的更远

  为了准确地观测天体和天象的位置,汉代天文学家耿寿昌、贾逵等发明了以赤道为坐标系的天文观测仪器,汉文称为“浑仪”或“浑天仪”。

  汉代天文学家张衡创制的“浑象”,也叫“浑天仪”,是用来显示天象的仪器,类似现代的“天球仪”。它利用漏壶滴水发动齿轮,带动浑象绕轴旋转,可以将天象准确地显示出来。

  机械钟的发明,始于显示地球自转及公转的天文仪器,为汉族首先制作。公元725年,唐代天文学家一行高僧与梁令瓒在“浑仪”和“浑象”的基础上,制成“浑天铜仪”。这是一架附有报时装置的天文仪器,注水激轮带运转,一方面显示日月运行情况,另一方面立二木人于地平之上,每一刻自然击鼓,每辰自然撞钟。其擒纵轮靠水力驱动。

  公元1092年,宋代天文学家苏颂制造了更先进的“水运仪象台”,这实际是一座大型天文钟台,高35.65尺,宽21尺。台分三层,上层是浑仪,用来观测日月星辰的位置;中层是浑象,旋转并确显示天象;下层设木阁,木阁又分五层,每层有门,每到一定时刻,门中有木人出来报时。木阁后有漏壶和机械系统,驱动整个仪器。苏颂钟是人类在中世纪最卓越的机械制造,其原理于两个世纪后传入欧洲,导致机械钟在西方的发展。

  此外,春秋以前被普遍用来测量日影长度的“圭表”,也是汉族先民的一大发明。表为立竿,圭为卧尺,测日影长度,定冬至和夏至的日期以及回归年的长度。唐代一行等人最早实测了子午线的长度。

  汉族先民最早发现天然磁石和磁铁指南,并制作了“司南”和指南针,也很早就发明了历法。相传先秦有黄帝历、瑞顼历、夏历、殷历、周历、鲁历。合称“古六历”。夏历又称“夏正”,以正月为岁首。殷历又称“殷正”以12月为首。周历又称“周正”,以11月为岁首。秦用瑞顼历,以10月为岁首。汉以来,有太初历、三统历、四分历、乾象历、太明历、戍寅元历、大衍历、12气历、统天历、授时历、时宪历、天历等。这些历法当中,除北宋沈括创制的“12气历”和太平天国颁行的“天历”是阳历外,其它历法都是阴阳合历。直到今天,汉族仍然习惯使用传统的阴阳合历,同时使用世界大多数国家通用的公历。

  古人夜观天象,“观”到了什么?

  日食发生的最早记录,在距今约4000年前的夏代。距今约3000年前的商代甲骨卜辞中,有日食、月食的确切记录。周代以及春秋战国以来的典籍中,更有日食、月食的诸多记录。

  恒星的观测记录,也见于商代甲骨文中。《周礼》有冯相氏,“掌十有二岁、十有二月、十有二辰、十日、二十有八星之位”。战国时甘德著《星占》八卷,石申著《天文》八卷,后人合称为《甘石星经》,其中记载120颗恒星位置,是世界上最早的恒星表。古代天文学家把周天分三垣(太微、紫微、天市)二十八宿(东方青龙七宿--角、亢、氐、房、心、尾、箕。南方朱鸟七宿--井、鬼、柳、星、张、翼、轸。西方白虎七宿--奎、娄、胃、昴、毕、觜、参。北方玄武七宿--斗、牛、女、虚、危、室、壁),用这种区域划分来确定天体和天象发生的位置。先秦时期汉族先民绘制星图,留存至今最早的实物有五代时期出土的二块28宿星图刻石,其它著名的有宋代苏州石刻天文图及敦煌唐代星图。

  对于哈雷彗星的观测记录,最早的一次在公元前1057年。对于太阳黑子的观测,最早见于约公元前4世纪甘德的《星占》。正史中关于太阳黑子的记录,始于公元前28年。至1638年,见于正史中的太阳黑子记录约百余例,散见于其它汉文载籍的记载可能更多。

  古代对于日食、恒星、哈雷彗星的观测和这些珍贵的资料,至今仍有重要的科学研究价值。(光明网记者 武玥彤 张蕃)

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