凝望苍穹4000年

2023-04-12陈典

知识就是力量 2023年4期

陈典

中国传统天文星宿图

得益于古人的详细记录，中国千百年来积累了大量宝贵的天文数据，即使在现代，很多观测数据仍然具有非常重要的研究意义。例如，世界上第一颗被发现的彗星的近似轨道，就是根据中国古人的观测推算出来的。

中国古代天文学萌芽于新石器时代，当时的先民注意到物候现象（受气候、水文、土壤等环境影响，动植物出现的以年为周期的自然现象）和天象（天文現象）的周期变化密切相关，于是开始观察日月星辰等天象，并利用植物的生长和动物的行踪等自然变化来判断季节。例如，中国出土的许多彩陶上，都绘有太阳和月亮的图案，这反映出中国古人原始朴素的天文学观念。

复原后的陶寺观象台

春秋战国时期，齐国人甘德和魏国人石申是当时的天文学家。甘德是木卫三的最早发现者，著有《天文星占》等；石申曾系统地观察了金、木、水、火、土五大行星运行规律，测定了121 颗恒星方位，撰述《天文》等。后人把甘德与石申各自写出的天文学著作结合起来，称为《甘石星经》，是世界上现存最早的天文学著作。

虽然物候与太阳运动有关，但是由于气候多变，不同年份、相同的物候特征往往会相差几天甚至更长时间。因此，仅仅通过物候来判断季节显然不够准确。于是，人们改用《尚书》（中国最早的一部历史文献汇编，被列为儒家经典之一，已流传2000多年）中所记载的“观象授时”，即用日月星辰的运行规律来判定季节。

例如，在山西陶寺遗址发现了距今4000多年的古观象台，这比英国的巨石阵观测台早了近500年，是目前发现的世界上最早的天文台。陶寺观象台由13 根夯（hāng）土柱组成，呈扇形辐射排列。古人通过土柱间的12道缝隙，从观测点观察日出方向，从而确定当时的节气，安排农事。

中国进入夏商周时期，天文学发展突飞猛进。河南安阳商代后期都城遗址（又名殷墟，距今3300多年）出土的甲骨中保存了大量天文观测资料。其中，有多次日食、月食、日珥（在太阳的色球层上产生的一种非常强烈的太阳活动）和新星（偶然出现在天空的明亮星星）的记录，也有对大火（星宿名）、鸟星（星宿名）、岁星（古代指木星）、彗星的记载。

历法是为了配合生活需要，根据天象制定的计算时间的方法。当人们对天文规律，尤其是北回归线的位置有了更多的了解，就可以推断季节和节气，古代的历法也就应运而生了。

商朝的天文学家将每个月分为三旬，每旬为10日，这和现在基本一致。商朝采用阴阳历——将一年分为12个月，而闰年则有13个月。例如，今年是农历癸卯兔年，就有闰二月。

在春秋战国时期，百家争鸣，中原大地上曾流行过各个诸侯国颁布的历法，林林总总，有黄帝、颛（zhuān）顼（xū）、夏、商、周、鲁6 种历法。它们的回归年都是365 天，但定义每年的首月首日各有差别。

太阳由内到外分为核心区、辐射区、对流区，最外层则是大气。太阳大气分为光球层、色球层和日冕层（绘图/ 魏欣）

此时，古人对天象变化也有了完整的记录。我们熟悉的哈雷彗星，是从地球上唯一能用肉眼直接看到的短周期彗星。其实，早在公元前613年，中国文献中就有“秋七月，有星孛（bó）入于北斗”的记载，这是世界上最早对哈雷彗星的描述。

在两汉时期，人们对宇宙的认识不断深化。东汉著名科学家张衡提出了“浑天说”来反对之前倡导天圆地方的“盖天说”，认为天在外、地在内，天是一个圆球，把地包在里面。其后，又有学者提出“宣夜说”，主张天空无边无际，日月星辰在虚空中漂浮，模糊地提出了宇宙的无限性，正和我们如今认识到的宇宙一样。

汉代出现了许多新的天文观测仪器。依靠这些天文观测仪器，古人发现月亮并不是匀速运动，而是有迟疾和进动；而且不只是月亮，太阳和金、木、水、火、土五大行星的运动都不是均匀的。

例如，浑仪是一种用于观测天象、显示天地关系及日月星辰运行轨道的中国传统天文仪器。它的创制和使用与“浑天说”密切相关。

北京古观象台中的浑仪（摄影/ 知力记者高琳）

浑仪分外、中、内三层。外层为六合仪、中层为三辰仪、内层为四游仪（绘图/ 张玲）

“盖天说”示意图（绘图/ 魏欣）

“浑天说”示意图（绘图/ 魏欣）

北宋时期，中国迎来了天文仪器的高速发展。其中特别值得一提的是北宋天文学家苏颂和北宋天文仪器制造家韩公廉所造的水运仪象台。这是一个集古代浑仪、浑象（表现天体运动的演示仪器）与报时装置于一身而又以水运推动的大型天文仪器，绝对算是当时技术综合程度最高、设计理念最先进的大型机械装置（关于苏颂以及水运仪象台可见2022年《知识就是力量》7月刊）。

中国古人对天文学进行着孜孜不倦的探索。如今的我们透过“中国天眼”“中国复眼”等高科技天文观测仪器，凝望那片先辈仰望过的苍穹，接续他们不朽的科学精神，璀璨星空中有更多奥秘等待我们去发现！。

1279年，元代著名天文学家郭守敬在浑仪的基础上创制了简仪。简仪消除了浑仪中圈环互相遮挡的缺点，突出了赤道装置的观测。