中科大天文学史讲义04中国天文学史概述.docx

第四讲中天文学史概述一、中国天文学的诞生（史前一西周）尚书记载，早在尧舜时代已设专门天文宫职，“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授人时。”当时定平年12朔，若干年后加闰月，年平均长度366天。尚书哓 典，“期三百有六旬有六日，以闰月定四时成岁。”通过观测“昏中星”判断季节。夏朝后期（BC 18世纪一BC 16世纪），还观测“旦中星”和北 斗星斗柄的指向变化更准确地掌握节令。“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”北极星*商代（BC16世纪一BCU世纪）后期盘庚定都于殷。大量甲骨记 载各种天象：日食、月食、新星和干支纪日等等。西周时期（BCU世纪一BC771年）。把黄道和赤道区域划分为二 十八宿，后来进而分为东南西北四宫与“四象”相配：东宫苍龙：角、亢、氐、房、心、尾、箕开始用仪器进行天文观测，已发明圭表。西周初周公在阳城（今 河南省登封市告城镇）设立测景台。二、中国古代天文学的分期中国天文学的发展经历了以下几个时期，止于近代，中国确立了由 西方传入的近代天文学。体系形成时期（从春秋一秦汉，BC 770-AD 220）各项内容大体 已完备，一个富有特色的体系已经建立起来。张衡为代表。繁荣发展时期（从三国一五代，220-960）经历唐朝全面兴盛，在 历法编算、仪器制造、大地测量和宇宙观念方面达到新成就。祖冲之、 一行为代表。由鼎盛到衰落的时期（从宋初一明末，960-1600）宋代封建经济 发展，科学技术得到推动，天文学也取得成就。元代以郭守敬为主导， 中国传统天文学达到顶峰。明代统治腐朽，压制科技文化。明末“西 学东渐”。取代传统天文学。中西天文融合时期（从明末一鸦片战争，16001840）耶稣会传教 士利玛窦、汤若望等先后来华，徐光启等学习西方科技。出现民间天 文学家。三、中国古代天文学的特点精确完善的天文历法；完整系统的天象记录；灵巧精密的观测仪器。1.历法编制（1）中国古代历法的主要特点使用干支纪日、岁星纪年和干支纪年法。从商代已实行干支纪日法。至从春秋鲁隐公元年（BC 722）二 月己巳日起日干支从未间断。采用二十四节气。十分重视朔的推算。涉及内容十分广泛。中国历法的发展是中国天文学史的一条主线。（2）主要历法简介“古六历”（黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历）先秦至汉初使用。取平均年长365. 25日；朔望月长29. 530851 日；采用18年置7闰。颛顼历取立春为岁首，其余取冬至为岁首。太历初汉武帝元封七年（BC104）由落下闵、邓平等制订。首次规 定没有中气的月份为闰月；把二十四节气订入历法。第一次计算 了日月食发生的周期。大明历南北朝时代刘宋孝武帝大明六年（462）成历，由祖冲之（429-500)制订。取年长365. 2428；第一部计及岁差的历法；采用391 年加144年闰的新闰周。但直到梁武帝天监九年(510)才采用，行 用达80年。麟德历唐高宗麟德二年(665)发颁行，由李淳凤(602-670)制订。 废除平朔，采用定朔；废除闰周，由观测和统计确定置闰；改正周日 视差对交食影响；简化计算。大衍历唐玄宗开元十五年(727) 一行(张遂)(683-727)编订。共有 历术7篇、略例3篇、历议9篇，阐述编历内容、日月位置和大行星 位置、日月食、夜晚所见恒星等。提出“食差”概念及其计算公式; 编排方式成为后代典范。统天历南宋宁宗庆元五年(1199)颁行，杨忠辅创制取年长365. 2425 日。授时历元世祖至元十八年(1281)颁行。郭守敬(1231 1316)和王恂 等创制J。是古历中最精良的历法，采用当时最精确的数据。施行最久， 历时364年。采用三次差内插法计日、月运动；用类似球面三角方法 (弧矢割圆术)作日、月位置的坐标换算；采用百进制简化运算。崇祯历书和西洋新历书与时宪历明思宗崇祯二年(1629)徐光启(15621633)组织历局，聘请 西洋传教士 罗雅各(Jacobus Rho,1590-1638) > 汤若望(J.A.S.von bell,1591-1666)等参加编译，崇祯七年编成。崇祯历书。采用第谷 宇宙体系和几何学的计算系统，引入地理经纬度，应用球面三角学, 采用通行的角度和时间度量单位制。清顺治元年(1644)汤若望更名此书为西洋新法历书，被任 命为钦天监监正，并据以编成时宪历，完全采用定朔和定气。(3)关于阳历的设想和实践11世纪末，北宋科学家沈括(1031 1095)在梦溪笔谈中 提出改阴阳历为阳历的设想。名之日十二气历。19世纪年代太平天国的“天历”体现了这一思想。2.天象的观测和记录(1)日食和月食殷商甲骨文有日月食记载，最早的记载为尚书胤征记录 夏仲康元年(约BC2000) “乃季秋月朔，辰弗集于房”。春秋以来 有确切年代的记录日食约一千次，月食九百多次。(2)太阳黑子最早记录为汉成帝河平元年(BC 28)：“汉成帝河平元年三月乙未, 日出黄，有黑气大如钱，居中央。”从此以后直至清代，共有200多次黑子记录，包括蒙德极小期 (1645-1715)期间有 33 条。(3)彗星最早记录为殷末(BC 11世纪)武王伐纣时所见的彗星，淮南子兵略训：“武王伐纣，彗星出而授殷人其柄。”从此以后直至清代，彗星记录共2000余次。关于哈雷彗星的最早记录是春秋鲁文公十四年（BC613）。自秦 始皇七年（BC240）至1910共29次回归每次都有记录。详细记录了数次周期彗星的回归。（4）新星和超星从BC 1300至AD 1700中国记录新星或新星爆发68次。关于1054年超新星。宋会要记载：“至和元年五月，晨出 东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日 1054年7月4日爆发，在金牛座C附近，1056年4月6日肉眼不 可见。（5）流星、流星雨和陨石这类记录从西周至清代共5000余条关于流星和流星雨，约500次 关于陨石降落。最早流星雨记载在春秋：“鲁庄公七年四月辛卯（BC 687年3 月23日）夜,恒星不见，夜中星陨如雨。”最早陨石降落记载在春秋:“僖公十有六年春正月戊申朔（BC 645 年12月24日），陨石于宋（今河南商丘），五。”（6）星表和星图战国时代魏石申和齐甘德各编星表，后人合称甘石星经记载 121颗恒星的坐标，这是已知我国最早的星表。东汉中期（公元2世纪）张衡（78 139）著灵宪。晋书天文志记载吴国太史令陈卓编成包含283星官，1464 颗星的星座体系。现存最古老的星图是敦煌星图，约绘于唐中宗时期(705-710), 含星1350颗。最完整的古星图是宋淳佑七制(1247)所刻的石刻天文图，现存苏 州。含1440颗星，有坐标和二十八宿分界，标出赤道和黄道，刻出 银河。北宋时从1010至1106开展五次大规模恒星位置测量。元郭守敬制成高精度仪器，测量精度更提高，误差小于5,。(7)对行星观测长沙马王堆出土五星占，成书BC170左右，记载从BC246至BC 177的行星位置和周期。史记天宫书记载发现行星逆行。行星的位置和运动为历代历法重要内容。3 .观测仪器(1)测日仪器：圭表。(2)测时仪器：日辱、铜壶滴漏。宋苏颂于元佑七年(1092)制成水运仪象台，高12米，宽7米。(3)测星仪器浑仪：最早西汉落下闵(BC1世纪)设计并制造。代表性仪器为东晋时前赵孔挺在光初六年(323)和唐代李淳风(602-670)贞观七年(633)造。简仪：元代郭守敬对浑仪进行了根本变革，创制简仪。(4)天球仪最早西汉甘露二年(BC52)耿寿昌制造“浑象”。汉张衡制造“水运浑象”。唐开元十一年(723) 一行与梁令瓒制造水运浑天，有报时机构。4 .对天象的解释和天文学发现春秋时代列子汤问的故事。屈原天问。战国时代石申：日月食是天体相互遮掩。汉王充：月光是太阳的反照。汉张衡：月食是地球影子。三国时代杨伟发现黄白交点移动。东晋虞喜(281-356)发现岁差。南北朝祖晅于330年发现北天极移动。姜岌发现大气折射。北齐(公元六世纪)张子信发现太阳运动不均匀性。5 .天文大地测量唐代一行领导我国首次大规模天文大地测量。元至元十六年(1279)郭守敬领导大规模天文大地测量。清代组织两次大规模经纬度测量。6 .宇宙理论(1)盖天说 晋书：“天圆如张盖、地方如棋局。天旁转如推磨而左行，日月右行，随天左转，故日月实东行，而天牵之以西没。”(2)浑天说 张衡浑天仪注：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸, 地如鸡子中黄，孤居于内。天大而地小。天表里有水，天之包地，犹 壳之裹黄。”(3)宣夜说 晋书：“天无质，仰而瞻之，高远无极，眼督精 极，苍苍然也。日月众星，自然浮生虚空之中，其行其止，皆须 气焉。”