凝望蒼穹4000年

陳典

中國傳統(tǒng)天文星宿圖

得益于古人的詳細記錄，中國千百年來積累了大量寶貴的天文數(shù)據(jù)，即使在現(xiàn)代，很多觀測數(shù)據(jù)仍然具有非常重要的研究意義。例如，世界上第一顆被發(fā)現(xiàn)的彗星的近似軌道，就是根據(jù)中國古人的觀測推算出來的。

中國古代天文學萌芽于新石器時代，當時的先民注意到物候現(xiàn)象（受氣候、水文、土壤等環(huán)境影響，動植物出現(xiàn)的以年為周期的自然現(xiàn)象）和天象（天文現(xiàn)象）的周期變化密切相關(guān)，于是開始觀察日月星辰等天象，并利用植物的生長和動物的行蹤等自然變化來判斷季節(jié)。例如，中國出土的許多彩陶上，都繪有太陽和月亮的圖案，這反映出中國古人原始樸素的天文學觀念。

復原后的陶寺觀象臺

春秋戰(zhàn)國時期，齊國人甘德和魏國人石申是當時的天文學家。甘德是木衛(wèi)三的最早發(fā)現(xiàn)者，著有《天文星占》等；石申曾系統(tǒng)地觀察了金、木、水、火、土五大行星運行規(guī)律，測定了121 顆恒星方位，撰述《天文》等。后人把甘德與石申各自寫出的天文學著作結(jié)合起來，稱為《甘石星經(jīng)》，是世界上現(xiàn)存最早的天文學著作。

雖然物候與太陽運動有關(guān)，但是由于氣候多變，不同年份、相同的物候特征往往會相差幾天甚至更長時間。因此，僅僅通過物候來判斷季節(jié)顯然不夠準確。于是，人們改用《尚書》（中國最早的一部歷史文獻匯編，被列為儒家經(jīng)典之一，已流傳2000多年）中所記載的“觀象授時”，即用日月星辰的運行規(guī)律來判定季節(jié)。

例如，在山西陶寺遺址發(fā)現(xiàn)了距今4000多年的古觀象臺，這比英國的巨石陣觀測臺早了近500年，是目前發(fā)現(xiàn)的世界上最早的天文臺。陶寺觀象臺由13 根夯（hāng）土柱組成，呈扇形輻射排列。古人通過土柱間的12道縫隙，從觀測點觀察日出方向，從而確定當時的節(jié)氣，安排農(nóng)事。

中國進入夏商周時期，天文學發(fā)展突飛猛進。河南安陽商代后期都城遺址（又名殷墟，距今3300多年）出土的甲骨中保存了大量天文觀測資料。其中，有多次日食、月食、日珥（在太陽的色球?qū)由袭a(chǎn)生的一種非常強烈的太陽活動）和新星（偶然出現(xiàn)在天空的明亮星星）的記錄，也有對大火（星宿名）、鳥星（星宿名）、歲星（古代指木星）、彗星的記載。

歷法是為了配合生活需要，根據(jù)天象制定的計算時間的方法。當人們對天文規(guī)律，尤其是北回歸線的位置有了更多的了解，就可以推斷季節(jié)和節(jié)氣，古代的歷法也就應運而生了。

商朝的天文學家將每個月分為三旬，每旬為10日，這和現(xiàn)在基本一致。商朝采用陰陽歷——將一年分為12個月，而閏年則有13個月。例如，今年是農(nóng)歷癸卯兔年，就有閏二月。

在春秋戰(zhàn)國時期，百家爭鳴，中原大地上曾流行過各個諸侯國頒布的歷法，林林總總，有黃帝、顓（zhuān）頊（xū）、夏、商、周、魯6 種歷法。它們的回歸年都是365 天，但定義每年的首月首日各有差別。

太陽由內(nèi)到外分為核心區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)，最外層則是大氣。太陽大氣分為光球?qū)印⑸驅(qū)雍腿彰釋樱ɡL圖/ 魏欣）

此時，古人對天象變化也有了完整的記錄。我們熟悉的哈雷彗星，是從地球上唯一能用肉眼直接看到的短周期彗星。其實，早在公元前613年，中國文獻中就有“秋七月，有星孛（bó）入于北斗”的記載，這是世界上最早對哈雷彗星的描述。

在兩漢時期，人們對宇宙的認識不斷深化。東漢著名科學家張衡提出了“渾天說”來反對之前倡導天圓地方的“蓋天說”，認為天在外、地在內(nèi)，天是一個圓球，把地包在里面。其后，又有學者提出“宣夜說”，主張?zhí)炜諢o邊無際，日月星辰在虛空中漂浮，模糊地提出了宇宙的無限性，正和我們?nèi)缃裾J識到的宇宙一樣。

漢代出現(xiàn)了許多新的天文觀測儀器。依靠這些天文觀測儀器，古人發(fā)現(xiàn)月亮并不是勻速運動，而是有遲疾和進動；而且不只是月亮，太陽和金、木、水、火、土五大行星的運動都不是均勻的。

例如，渾儀是一種用于觀測天象、顯示天地關(guān)系及日月星辰運行軌道的中國傳統(tǒng)天文儀器。它的創(chuàng)制和使用與“渾天說”密切相關(guān)。

北京古觀象臺中的渾儀（攝影/ 知力記者 高琳）

渾儀分外、中、內(nèi)三層。外層為六合儀、中層為三辰儀、內(nèi)層為四游儀（繪圖/ 張玲）

“蓋天說”示意圖（繪圖/ 魏欣）

“渾天說”示意圖（繪圖/ 魏欣）

北宋時期，中國迎來了天文儀器的高速發(fā)展。其中特別值得一提的是北宋天文學家蘇頌和北宋天文儀器制造家韓公廉所造的水運儀象臺。這是一個集古代渾儀、渾象（表現(xiàn)天體運動的演示儀器）與報時裝置于一身而又以水運推動的大型天文儀器，絕對算是當時技術(shù)綜合程度最高、設(shè)計理念最先進的大型機械裝置（關(guān)于蘇頌以及水運儀象臺可見2022年《知識就是力量》7月刊）。

中國古人對天文學進行著孜孜不倦的探索。如今的我們透過“中國天眼”“中國復眼”等高科技天文觀測儀器，凝望那片先輩仰望過的蒼穹，接續(xù)他們不朽的科學精神，璀璨星空中有更多奧秘等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)！。

1279年，元代著名天文學家郭守敬在渾儀的基礎(chǔ)上創(chuàng)制了簡儀。簡儀消除了渾儀中圈環(huán)互相遮擋的缺點，突出了赤道裝置的觀測。

北京古觀象臺銅制簡儀（攝影/ 知力記者 高琳）

水運儀象臺結(jié)構(gòu)圖

圭表是中國古代根據(jù)日影長度變化測定季節(jié)、劃分四季和推算歷法的工具。正午，表的日影落在圭的刻度上，根據(jù)表影的長度可以測定節(jié)氣，推算歷法等。

北京古觀象臺中的圭表（攝影/ 知力記者 高琳）

中國古人對天文學進行著孜孜不倦的探索。如今的我們透過“中國天眼”“中國復眼”等高科技天文觀測儀器，凝望那片先輩仰望過的蒼穹，接續(xù)他們不朽的科學精神，璀璨星空中有更多奧秘等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)！。

（責任編輯 / 高琳 美術(shù)編輯 / 周游）