中国文化简史之天文学成品课件

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：