元代天文学的发展及意义考究

张春宇

元代天文学的发展

元代天文学取得的成就体现在设立司天台及对它的管理上。窝阔台汗“八年（1236年）丙申春正月，诸王各治具来会宴。万安宫落成。”“三月，复修孔子庙及司天台。”从这些记载可以看出窝阔台在元上都哈拉和林之地又修建了司天台。至元八年（1271），元世祖在上都海建立了回回司天台，并任命阿拉伯人札马剌丁为提点，用西域仪器观测天象，编制历法。这里成为了十三至十四世纪中国研究阿拉伯天文学的中心，对中国天文学的发展起了积极作用。至元十六年（1279）批准经建大都天文台，据《元文类》卷十七《太史院铭》记载，大都天文台建在东城墙下，浑象、玲珑仪、计时漏壶等仪器设备和测验书、历法典籍以及星图等则按照八卦中的基本方位分别放置在中层屋室，天文台办事官员也分置于此。大都天文台是一座规模宏大、工作人员众多、仪器完备的天文台。在今河南登封县告成镇还可以看到元朝初年建造的原貌保存较好的登封天文台。它是中国现存最早的古天文台建筑，也是世界上重要的天文古迹之一。除了兴建司天台，忽必烈还派官员去管理天文事务。“至元十年闰六月十八日，太保传奉圣旨：回回汉儿两个司天台，都交秘书监管者。台官六员，其中少监一员、判官二员……习学生七名。”“敕牒灵台郎司天少监勾当”“宣命校时郎行司天临勾当”这里可以看出，在大德四年（1300年）七月至九月曾先后敕命灵台郎、校时郎担任司天少监的工作职务。可见，从窝阔台汗到元世祖时期天文台的发展历程。

元代天文学的发展还在于创造出了‘精妙绝伦的天文仪器。元代杰出的天文学家曾提出：“天文测验的根本在于天文仪器”。元初期的天文仪器主要受到阿拉伯和元代之前各朝代的天文仪器的影响创制发展而来的。札马剌丁曾创制出用来观测太阳运行轨道的浑天仪（多环仪），观测星球方位的咱秃朔八台、用来观测日影，定四至日的斜纬仪和平纬仪、天文图像模型-天球仪（浑天图）、地球仪、观察昼夜时刻观察仪（星盘）等七种天文观测仪器。这些天文学仪器设计巧妙新奇，准确精密。郭守敬据此受到启发并借鉴仿创的用于类似上述天体观测用途的仪器多达13种，著名的有简仪、仰仪、圭表。简仪是对浑天仪进一步简化和改进而来的一种天文仪器，原理是模拟天球形态，来测量行星及各个恒星的位置。这与采用英国式装置的现代望远镜很相似。元以前的简仪只能准确到一度的十二分之一，元代将百刻环上的刻度分为三十六等份，四游环上的刻度分为十等份，使得简仪精确程度提高，这与唐宋时期的浑仪相比无疑是一大进步。简仪的创制相比于世界同类仪器要早三四百年。仰仪是用来测量太阳位置，日食亏缺、方向和时刻的一种天文仪器。其形为铜制中空半球，内部球面上刻有赤道坐标和东西南北的四个方位。通过观测太阳光透过半球上一塊带孔的板投在坐标上的倒映像，即可判断出太阳在天空的位置。它改变以往的仰视观察为俯视观察，减轻了观测者直视太阳时的照耀眼之苦，是当时世界上第一台太阳投影观察仪，也一种完全创新的天文仪器。圭表是用以测定时间，求算周年常数、黄赤道交角，划分四季的天文仪器。圭表由“圭”和“表”两个部分组成。“表”的部分为铜制，高约三十六尺，表顶部两端伏以二龙，二龙共举一横梁，与之垂直的圭面为石制，长约四十尺。“圭”上刻有尺寸，一日内与四至日太阳影子长短均有不同，通过正午太阳光透过“表”部顶端的小孔投射到“圭”上的不同影长进行对比，借以推算时节。

郭守敬领导进行了一次规模空前的纬度测量，在东起朝鲜半岛，西到川镇与河西走廊，南近占城，北穷铁勒，陆续建立了27个日影测量站进行观测，《元史》天文志称之为“四海测验”。这个观察网络除分布在各地大城市外，在北纬15度至65度，每隔10度设置一处观察点，测得的纬度值与现代相比，绝大多数平均误差在半度以内。

郭守敬还利用新天文仪器对“黄赤交角”（即黄道面与赤道面相夹的角度）的度数进行了重新测量，得出黄赤交角为“23度90分”的数据，这改变了长期以来，认为黄赤交角是24度的认知。将它换算为现今的度数是23度33分53秒，这与现代的观测值相仅差1分6.8秒。这些显著的测量成果都是在元代精妙的天文测量仪器创制或改进下取得的。

实际上，元代天文学是在编订新历法《授时历》的过程中得到发展的。至元十三年（1276），平定宋之后，忽必烈立即下诏令许衡、王恂、郭守敬等人改治新历。许衡等人与南北日官陈鼎臣、邓元麟、毛鹏翼、刘巨渊、王素、岳铉、高敬等“参考累代历法，复测候日月星辰消息运行之变，参别同异，酌取中数，以为历本”。同时参考当时传入中国的回回历，于至元十七年（1280）冬至，编成《授时历》。至元十八年，在天下颁行。至元二十年（1283），太子下诏令李谦为历议，发明新历以“顺天求合之微，考证前代人为附会之失”而取得的结论是“自古及今，其推验之精，盖未有出于此者也。”今天历经以及历议仍尚存，都可以考证。而同为这一时期编制的《万年历》没有流传，《庚午元历》也并没有颁行使用，尚等待未来者考证。

《授时历》的编成是中国古代天文学上的一大突破。元人据此重新记述并推衍了春秋时期鲁国从鲁隐公到鲁哀公发生的三十七次日食事件，纠正了一些前人对日食发生时间记载的讹误之处。如：“桓公三年壬申歲，七月壬辰朔，日有食之。”这里发生的日食，姜岌对此持有疑异，认为应该是“歲七月癸亥朔”发生的日食。而按照元时的《授时历》，考究了日食发生的时间应该是在“歲八月壬辰朔”，并确切而又详细地记载了整个日食发生的时间为六分十四秒。以上这些无疑都是元代天文学发展达到较高水平的最好证据。

天文学的作用

农业生产季节性强，掌握天文历法知识，才能保证适宜农时。在早期新石器时代的母系氏族社会时期，已经能够利用天文学中星体的位置辨别方向，判断时间，识别季节。如狩猎、渔牧、耕种、航行等民生的作息，都可纳入一定周期之中，凡事都可按计划进行。而在元代，天文学在农业生产中发挥的作用也得到了很好的体现。

在观测天象、物象，制定精确的历法后，继续列出物候，可以为农事提供参考。元末娄元礼编著的《田家五行》就是一部实用价值很高的气象物候谚语专辑。《田家五行》中包含了许多利用天象、物象预测天气的条目。如论日篇：‘日晕则雨。谚云：“月晕主风，日晕主雨。”日脚占晴雨……日生耳主晴雨。论月篇： 荒谚云：“月照后壁，人食狗食。”又如上卷“夏至在月初头，主水。谚云：“夏至端午前，叉手种年田……”这些农事谚语，至今许多内容还可作为参考。此外，牧草的丰美与否对生活在草原上的蒙古牧民的农牧业生产、狩猎活动尤为重要。草原牧民往往将牧业生产、狩猎活动的进行与草场的荣枯的周期联系起来。草场“一岁一枯荣”，草原牧民便将草的荣枯视作为一岁，即一年。还将月亮的明暗圆缺作为计算月的单位。“从月满到下月新月初升视为一个月”，牧民通过从今年草青到来年草青，其间月圆几次来判断一年之中有多少月份，并逐渐从中摸索出了水草丰美，适宜放牧打猎的月份时令，同时再进行合理的休牧还草，这样凭借时令从事畜牧业和狩猎活动，使游牧经济得到了更好的发展。利用天象、物象预测天气对农牧业生产起到了积极的指导作用。

历法的记述，无不贯穿着政治的盛衰与人事的更替。统治者则更是有意利用天象宣扬迷信思想以达到实现其政权统治的目的。《元史》志历一中记载有：“中元庚午歲，國兵南伐”的事情。这里将自然天象“日月合璧，五星聯珠”说成是“以應太祖受命之符”，即太祖南伐是受天命而为的，宣扬太祖所率军队是正义之师，为太祖南伐行为的合理性制造了舆论依据。同时太祖取得南伐的胜利，“天下略定”也是完成了天命的安排。以此来安抚民心，使天下民心所向。

实际上古代天文学与占星术是严密结合的。古代天文学家、占星术士经常通过观测星象活动，用以推测祸福。《元史》中有相关记载：“庚午，太陰犯昴。壬申，詔免今年賦稅。”“辛亥，太陰犯軒轅御女星。壬子，東平、太原、平陽旱，分遣西僧祈雨。”“丙戌，太陰犯軒轅大星。己丑，遣太常卿合丹以所獲塗金爵三，獻于太廟。”“丁丑，太陰犯鬼。壬午……昌州及蓋里泊民饑，給鈔賑之。”这里的“太阴”指的就是月亮。古代天文占星术中的“荧惑”即指火星。古代天文学家把它看作是一颗不详的星，认为它是“天官”中的执法官，当天下无道时，它便会出现于某国上空，就意味着该国将有灾祸降临。“壬辰，熒惑犯鈎鈐。癸巳，以昌、撫、蓋利泊等處荐罹兵革，免今歲租賦。”“八年春丁亥，熒惑犯太微西垣上將……命尚書省閱實天下戶口，頒條畫，諭天下。賑益都等路饑”“己亥，荧惑犯氐……胶州连岁大水，民采橡而食，命减价粜米以赈之。霸、漷二州霖雨害稼，免其今年田租。”在当时的元朝，一旦出现上述种种天象，就会被统治者阶级视为上天降下的某种征兆。于是他们就会立即采取一些如祭祀、检田括户、鐲免赋税、赈济饥民的举措来祈求上天的保佑或者谅解，试图以此避免灾祸。由元人这些对天象的重视行为，可见其对自然的崇拜敬畏之情以及渴望国泰民安的美好愿望。

元代在天文学史上取得了诸多辉煌成就，这些成就的取得离不开元人对自然的信仰与崇拜，以及在长期的社会实践过程中探求真知的欲望。这些认识成果是元代祖先智慧的凝结，不仅对当时的政治、农业产生起到积极的指导作用，更对后世产生了深远的影响，明清乃至今日的天文学更是在元代的基础上进步、发展的。

作者单位：内蒙古民族大学