中国文化简史之天文学

中国文化简史之天文学二、天文学的一流成果天文学是我国古代科学技术史中最有成就的学科之一。我们的祖先从观象授时、指导农业生产的传统观念出发，特别重视历法的制定与改进，从而带动了仪器制造、天象观测、宇宙理论等整个天文学事业的发展，形成了以历法研制为中心的学科体系，具有鲜明的特色，与古希腊天文学一起分别成为西方两大天文学流派的代表，为世界留下了宝贵的文化遗产。（一）在天文观测方面日、月和金、木、水、火、土五大行星合称“七曜”星表，是天文观测者长期观察后，将大量测得的恒星以坐标系统性的汇编而成，它是天文学家们的重要参考工具。我国古代最早的星表编制人是战国时代的魏人石申（约在公元前4世纪），他编的《天文》一书共八卷，被后人誉为《石氏星经》。可惜至宋代后失传，还好在唐代《开元占经》中可看到《石氏星经》的一些片断，并整理出一份《石氏星表》，其中明列28宿距星和一百余颗恒星的赤道坐标位置。依据岁差规律推算证明，石氏星表中至少有一部分可以肯定是公元前4世纪测定的，远比古希腊天文学家依巴谷在公元前2世纪编制的星表还早。可见石氏星表是现知世界上最古老的星表之一。石氏星表古代异常天象观测表

异常天象

次数

最早记录

地位日食约1000次约4000年前世界最早月食900多次约4000年前世界最早太阳黑子约100次前1世纪世界公认最早彗星500次前613年世界公认最早流星雨约180次前687年世界公认最早新星、超新星约90次前134年世界最早（二）天文仪器重视对天象的观测带动了天文仪器的制作。在中国古代各类天文仪器中，浑仪和浑象集中反映了天文仪器的制作。浑仪是我国古代的一种天文观测仪器。在古代，“浑”字含有圆球的意义。古人认为天是圆的，形状像蛋壳，出现在天上的星星是镶嵌在蛋壳上的弹丸，地球则是蛋黄，人们在这个蛋黄上测量日月星辰的位置。因此，把这种观测天体位置的仪器叫做“浑仪”。

最初，浑仪的结构很简单，只有三个圆环和一根金属轴。最外面的那个圆环固定在正南北方向上，叫做“子午环”；中间固定着的圆环平行于地球赤道面，叫做“赤道环”；最里面的圆环可以绕金属轴旋转，叫做“赤经环”；赤经环与金属轴相交于两点，一点指向北天极，另一点指向南天极。在赤经环面上装着一根望筒，可以绕赤经环中心转动，用望筒对准某颗星星，然后，根据赤道环和赤经环上的刻度来确定该星在天空中的位置。后来，古人为了便于观测太阳、行星和月球等天体，在浑仪内又添置了几个圆环，也就是说环内再套环，使浑仪成为多种用途的天文观测仪器。浑仪此图为浑仪实物图，制作非常精确和精美，体现了古代华夏民族在天文和工艺方面的高超水平此图乃是浑仪上的圆圈的示意图侯风地动仪公元132年，我国著名科学家张衡发明了最早的地震仪，称为候风地动仪。它有八个方位，每个方位上均有一条口含铜珠的龙，在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有地震发生，该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向。当时利用这架仪器成功地测报了西部地区发生的一次地震，引起全国的重视。这比起西方国家用仪器记录地震的历史早一千多年。

侯风地动仪简仪郭守敬于公元1276年创制的一种测量天体位置的仪器。该仪器的结构和使用上都比浑仪简单，而且除北极星附近以外，整个天空一览无余。故称简仪。简仪的主要装置是由两个互相垂直的大圆环组成，其中的一个环面平行于地球赤道面，叫做“赤道环”；另一个是直立在赤道环中心的双环，能绕一根金属轴转动，叫做“赤经双环”。双环中间夹着一根装有十字丝装置的窥管，相当于单镜筒望远镜，能绕赤经双环的中心转动。观测时，将窥管对准某颗待测星，然后在赤道环和赤经双环的刻度盘上直接读出这颗星星的位置值。有两个支架托着正南北方向的金属轴，支撑着整个观测装置，使这个装置保持着北高南低的形状。这是我国首先发明的赤道装置，要比欧洲人使用赤道装置早500年左右。

此图为简仪（明代1437-1442年间的复制品，现存于南京子金山天文台）

简仪仰仪仰仪是我国古代的一种天文观测仪器，由元朝天文学家郭守敬设计制造。

仰仪的主体是一只直径约三米的铜质半球面，好像一口仰放着的大锅，因而得名。仰仪的内部球面上，纵横交错地刻划出一些规则网格，用来量度天体的位置。在仰仪的锅口上刻有一圈水槽，用来注水校正锅口的水平，使其保持水平设置；在水槽边缘均匀地刻划出24条线，以示方向。在正南方的刻线上安置着两根十字交叉的竿子，呈正南北方向，一直延伸到仰仪的中心，把一块凿有中心小孔的小方板装在竿子的北端，并且小方板可以绕着仰仪中心旋转。仰仪是采用直接投影方法的观测仪器，非常直观、方便。例如，当太阳光透过中心小孔时，在仰仪的内部球面上就会投影出太阳的映像，观测者便可以从网格中直接读出太阳的位置了。尤其在日全食时，利用仰仪能清楚地观看日食的全过程，连同每一个时刻，日面亏损的位置、大小都能比较准确地测量出来。因此，仰仪是很受古代天文工作者喜爱的一种天文观测仪器。

仰仪中国→河南→郑州→仰仪仰仪浑象

天体仪，古称“浑象”，是我国古代一种用于演示天象的仪器。我国古人很早就会制造这种仪器，它可以用来直观、形象地了解日、月、星辰的相互位置和运动规律，可以说天体仪是现代天球仪的直接祖先。北京古观象台上安置的天体仪（如图），是我国现存最早的天体仪，制于清康熙年间，重3850公斤。

天体仪的主要组成部分是一个空心铜球，球面上刻有纵横交错的网格，用于量度天体的具体位置；球面上凸出的小圆点代表天上的亮星，它们严格地按照亮星之间的相互位置标刻。整个铜球可以绕一根金属轴转动，转动一周代表一个昼夜，球面与金属轴相交于两点：北天极和南天极。两个极点的指尖，固定在一个南北正立着的大圆环上，大圆环垂直地嵌入水平大圈的两个缺口内，下面四根雕有龙头的立柱支撑着水平大圈，托着整个天体仪。利用浑象，无论是白天还是阴天的夜晚，人们都可以随时了解当时应该出现在天空的星空图案。此图为浑象复原图

漏水转浑天仪水运仪象台宋元佑三年(公元1088年)在著名科学家苏颂的倡议和领导下，一座杰出的天文记时仪器——水运仪象台，在当时的京城开封制成。水运仪象台的构思广泛吸收了以前各家仪器的优点，尤其是吸取了北宋初年天文学家张思训所改进的自动报时装置的长处；在机械结构方面，采用了民间使用的水车、筒车、桔槔、凸轮和天平秤杆等机械原理，把观测、演示和报时设备集中起来，组成了一个整体，成为一部自动化的天文台。

在苏颂所著的《新仪象法要》中详细介绍了水运仪象台的设计和制作情况，并附有多幅绘图。根据《新仪象法要》记载，水运仪象台是一座底为正方形、下宽上窄略有收分的木结构建筑，高大约有十二米，底宽大约有七米，共分为三大层。

上层是一个露天的平台，设有浑仪一座，用龙柱支持，下面有水槽以定水平。浑仪上面覆盖有遮蔽日晒雨淋的木板屋顶，为了便于观测，屋顶可以随意开闭，构思比较巧妙。露台到仪象台的台基有七米多高。

中层是一间没有窗户的“密室”，里面放置浑象。天球的一半隐没在“地平”之下，另一半露在“地平”的上面，靠机轮带动旋转，一昼夜转动一圈，真实地再现了星辰的起落等天象的变化。下层设有向南打开的大门，门里装置有五层木阁，木阁后面是机械传动系统。

五层木阁里的木人能够表演出这些精彩、准确的报时动作，是靠一套复杂的机械装置“昼夜轮机”带动的。而整个机械轮系的运转依靠水的恒定流量，推动水轮做间歇运动，带动仪器转动，因而命名为“水运仪象台”。

苏颂主持创制的水运仪象台是十一世纪末我国杰出的天文仪器，也是世界上最古老的天文钟。国际上对水运仪象台的设计给予了高度的评价，认为水运仪象台为了观测上的方便，设计了活动的屋顶，这是今天天文台活动圆顶的祖先；浑象一昼夜自转一圈，不仅形象地演示了天象的变化，也是现代天文台的跟踪器械—转仪钟的祖先；水运仪象台中首创的擒纵器机构是后世钟表的关键部件，因此它又是钟表的祖先。从水运仪象台可以反映出中国古代力学知识的应用已经达到了相当高的水平

水运仪象台水运仪象台剖面图（三）历法中国古代天文学的最主要组成部分是历法，换一句话说，历法是中国古代天文学的核心。世界历史上曾经出现过三种历法：太阳历、太阴历和阴阳历。太阳历是以太阳的运动为依据，以一个回归年（太阳从春分点运行到下一年的春分点）为一年，一个回归年为365.2天，一年设12个月。现行的公历就是太阳历的一种。太阴历是以月亮的运动为依据，以一个朔望月（从月亮合朔即月亮位于地球和太阳的正中开始，到下一个合朔止）为一个月，一个朔月为29.5天,一年12个月,共354天。春秋后期：365.25天

500年元代郭守敬授时历:365.2425天26秒

300年二十四节气在黄道上的位置二十四节气立春：立是开始的意思,立春就是春季的开始。

雨水：降雨开始，雨量渐增。

惊蛰：蛰是藏的意思。惊蛰是指春雷乍动，惊醒了蛰伏在土中冬眠的动物。

春分：分是平分的意思。春分表示昼夜平分。

清明：天气晴朗，草木繁茂。

谷雨：雨生百谷。雨量充足而及时，谷类作物能茁壮成长。

立夏：夏季的开始。

小满：麦类等夏熟作物籽粒开始饱满。

芒种：麦类等有芒作物成熟。

夏至：炎热的夏天来临。

小暑：暑是炎热的意思。小暑就是气候开始炎热。

大署：一年中最热的时候。立秋：秋季的开始。

处暑：处是终止、躲藏的意思。处暑是表示炎热的暑天结束。

白露：天气转凉，露凝而白。

秋分：昼夜平分。

寒露：露水以寒，将要结冰。

霜降：天气渐冷，开始有霜。立冬：冬季的开始。

小雪：开始下雪。

大雪：降雪量增多，地面可能积雪。

冬至：寒冷的冬天来临。

小寒：气候开始寒冷。

大寒：一年中最冷的时候。二十四节气歌春雨惊春清谷天夏满芒夏暑相连秋处露秋寒霜降冬雪雪冬小大寒

二、天文学的一流成果（一）在天文观测方面（二）天文仪器（三）历法自然灾害安全教育宣讲课演讲人：XX雷电灾害与防范01地震灾害与防范02台风灾害与防范03洪水灾害与防范04目录自然灾害是人类依赖的自然界中所发生的异常现象，自然灾害对人类社会所造成的危害往往是触目惊心的。它们之中既有地震、火山爆发、泥石流、海啸、台风、洪水等突发性灾害，也有地面沉降、土地沙漠化、干旱、海岸线变化等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性灾害，还有臭氧层变化、水体污染、水土流失、酸雨等人类活动导致的环境灾害。以目前人类的科学技术水平和能力，人们还无法阻止自然灾害的发生，也无法抵御自然灾害的破坏。但是完全可以根据自然灾害发生的规律和特点，采取积极有效的措施，尽量地减少损失。自然灾害什么是01雷电灾害与防范雷电灾害与防范雷电是大气中的一种放电现象。雷雨云在形成过程中，部分积聚起正电荷，另一部分积聚起负电荷，当这些电荷积聚到一定程度时，就产生放电现象。这种现象有的是在云层与云层之间进行，有的是在云层与大地之间进行。这两种放电现象俗称打雷，它会破坏建筑物、电气设备，伤害人畜。这种放电时间短促，一般约50~100微秒，但电流异常强大，能达到数万安培到数十万安培。放电时产生强烈的光，这就是闪电。闪电时，将释放出大量热能，瞬间能使局部空气温度升高1万~2万℃，空气的压强可达70个大气压，这样大的能量，具有极大的破坏力，往往会造成火灾和人畜的伤亡。雷电是怎么回事？雷电灾害与防范雷电会造成那些灾害雷电产生强大电流，瞬间通过物体时产生高温，引起燃烧、熔化，也会造成人畜伤亡雷击爆炸作用和静电作用能引起树林、电杆、房屋等物体被劈裂倒塌雷电流在周围空间形成强大的电磁场，如有易燃、易爆物品就会引起爆炸或燃烧各种电力线、电话线、广播线由于雷击产生高压，致使电器设备损坏雷电灾害与防范a、雷电天气时，要留在室内，并关好门窗b、在室外工作的人应躲入建筑物内c、无法躲入建筑物内时应远离树木和电线杆怎样预防雷电？雷电灾害与防范d、不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的家用电器e、减少使用固定电话和手提电话f、远离电线等带电设备或其他类似金属装置。特别提示室外的人应尽量不要走动，更不要打手机，在开阔地带最好双脚并拢就地蹲下，双手抱膝，以免跨步电压伤人;在室内的人不要使用太阳能热水器，并切断所有电源，不要用电脑，不要看有线电视等，以免室外线路将雷电引入室内，造成损伤雷电灾害与防范02地震灾害与防范地震灾害与防范地震是一种及其普通和常见的一种自然现象，但由于地壳构造的复杂性和震源区的不可直观性，关于地震特别构造地震，它是怎样孕育和发生的，其成因和机制是什么的问题，至今尚无完满的解答，但目前科学家比较公认的解释是构造地震是由地壳板块运动造成的。由于地球在无休止地自转和公转，其内部物质也在不停地进行分异，所以，围绕在地球表面的地壳，或者说岩石圈也在不断地生成、演变和运动，这便促成了全球性地壳构造运动。关于地壳构造和海陆变迁，科学家们经历了漫长的观察、描述和分析，先后形成了不同的假说、构想和学说。地震为什么会发生？破坏性地震一般是浅源地震。对于同样大小的地震，由于震源深度不一样，对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅，破坏越大，但波及范围也越小，反之亦然。地震会造成那些灾害？在海底或滨海地区发生的强烈地震能引起巨大的波浪，称为海啸在大陆地区发生强烈地震，会引发滑坡、崩塌、地裂等次生灾害地震灾害与防范立即下蹲抱头卷曲，利用一些坚固的防护工具，如坚固的座椅。房屋震荡时极容易被掉落的石块玻璃等砸伤，不要慌乱走出室外，待在直到确定可安全撤离。远离书柜，衣橱等容易砸伤你的家具。远离窗户，在高楼中，等到火警警报停息后再逃离出来。如果在床上，呆在原地，用枕头保护好头部。.如果在户外，找一个远离建筑物，大树和高压线的空旷场所，如剧烈地震请趴在地上。如果在车内，慢慢行驶到空旷地直到地震结束。地震时如何自我保护？地震灾害与防范检查受伤情况，如有需要，参加紧急救援工作，帮助身边周围的人脱离险境。检查房屋受损情况。如损坏严重，应远离房屋直到专业人士检查。如果闻到煤气味，立即疏散室内人群，绝对不要使用火机等危险品。确定窗户墙面等安全后，开窗流通空气。如果发现断电，拔掉主要电器插头，如看到保险丝烧坏，或闻到烧焦的电源线味道，或看到插座火花，请远离，等专业人士解决后再进入，注意远离室内有水的地方。地震后须注意哪些？地震灾害与防范地震安全歌遇地震，先躲避桌子床下找空隙远离所有建筑物余震蹲在开阔地地震灾害与防范03台风灾害与防范台风灾害与防范台风，指形成于热带或副热带26℃以上广阔海面上的热带气旋。世界气象组织定义：中心持续风速在12级至13级（即每秒32.7米至41.4米）的热带气旋为台风或飓风。北太平洋西部（赤道以北，国际日期线以西，东经100度以东）地区通常称其为台风，而北大西洋及东太平洋地区则普遍称之为飓风。每年的夏秋季节，我国毗邻的西北太平洋上会生成不少名为台风的猛烈风暴，有的消散于海上，有的则登上陆地，带来狂风暴雨，是自然灾害的一种。什么是台风？沿海居民防范措施台风引发的风暴潮容易冲毁海岸防护设施，台风来临前，海涂养殖人员、病险水库下游的人员、临时工棚等危险地段的人员都应及时转移台风带来的暴雨容易引发洪水、山体滑坡、泥石流等连附灾害，发现危险征兆应应及早转移，远离山体、林地等自然危险区域沿海乡镇在台风来临前要加固各类危险建筑建筑、在建工程、市政公用设施、施工设施、树木、广告牌、铁塔等，千万不要在以上地方躲风避雨台风来临时，千万不要在河、湖、海的路堤或桥上行走，不要在强风影响区域开车，应尽早回到家中或到附近的安全建筑中避险01020304台风灾害与防范城市居民防范措施台风来临前，应准备好手电筒、收音机、食物、饮用水及常用药品等，以备急需关好门窗，检查门窗是否坚固;取下悬挂的东西;检查电路、炉火、煤气等设施是否安全将室外的物品移至室内，特别是要将楼顶的杂物搬进来，室外易被吹动的东西要加固住在低洼地区和危房中的人员要及时转移到安全住所，防止人员被淹及时清理排水管道，保持排水畅通，避免排水管辂堵塞造成损失有关部门要做好户外广告牌的加固;建筑