古代天文学成就PPT

天学机构的皇家传统
• 天子有灵台，以观天文……诸侯卑，不 得观天文，无灵台 • 非天子不得作灵台 • 天子太庙，上可以望气，故谓之灵台 ——《诗经· 大雅》
朝代 秦汉 隋 唐
机构名称 太史曹、太史监
首脑名称 太史令、太史公 太史令
首脑官品
太史局、秘书阁、浑天监、 太史令、郎中、浑 从五品下、 浑仪监、太史局、太史监、 天监、浑仪监、太 正三品、 司天台 史局令、大监 从三品
• 历经数代改革，先后编撰出百余种历法，并在 此过程中逐步建立起一套编历规范。即从研制 仪器开始，以观测而取得数据，用数学的方法 建立一套计算公式，然后推验前次的月食，再 作进一步的修改。这无疑是一整套严谨的科学 方法。 • 在历代的编历中，天文家都尽量采用最新的天 文数据和数学方法，使得历法的编算逐渐精确 。因此我国古历中采用的回归年、朔望月、交 点月和行星会合周期等天文常数都相当精确， 在世界上处于领先地位。
宋 辽 金
元 明 清
司天监、太史局 司天监 司天监
太史院、司天台 钦天监 钦天监
司天监、太史令 太史令 提点
院使、司天监 监正 监正
正三品
正五品 正二品、 从五品 正五品 正五品
官营天学的规模
800 700 600 500 400 300 200 100 0 汉朝 隋 元 天学机构人员 数量
工作人员之来源及培训中国古代法的主要特点• 我国古代历法从物候历走向阴阳合历，经过不 断发展，达到了相当高的精度，在漫长的岁月 中保持了纪日制度的延续性，使我国历史从 841BC至今有确切的时日可考，为世界仅有。 • 阴阳合历的特色在于，既考虑到太阳视运动与 气候变化的内在联系，又照顾了月相变化同日 常生活的关系。同时创立了大小月、闰月和24 节气，有效协调了两种周期的结合，并能准确 指导着生产实践活动。
中国古代天文学
刘雨曦
• 由于“以农为本”和“天人感应”思想在中国 古代长期居于支配地位，因此天文学在历代都 被受重视。各代皇帝都注意观测天象，编制历 法，并在朝廷中设立专门的机构，委派专职官
员负责天文工作。在政府的大力扶持下，天文
学很早就建立起来，并达到当时世界较高的水 平。其突出成就表现在历法的编制、天文仪器 的研制、天象记录的完备和宇宙学说的构建等 方面。
历法的编制
• 历法是人们根据生产和生活的需要而创立的记时 系统。在长期的生产实践中，人们利用自然现象 变化的规律作为计量时间的尺度，从而形成了“ 回归年”、“朔望月”和“太阳日”等时间计量 单位。这三种计量单位并用的历法称为阴阳历（ 例如农历）；只考虑回归年变化的称作阳历（例 如现行的公历）；固定十二个朔望月作为一年的 是阴历。
典型历法内容之构成
• 《太初历》：统母，即数据；五步；统 术；纪术；岁术；世经 • 《大衍历》：步中朔；步发敛；步日躔； 步月离；步轨漏；步交会；步五星
星表、星图与三垣二十八宿；太阳运动； 月球运动；日月交蚀；行星运动
展简况和成就举要
• 早在新石器时代，社会经济逐渐进入以农牧生产为主 的阶段，人们需要掌握季节，以便不误农时。资料表 明在新石器时代中期，祖先们已开始观测天象，并用
• 由于以上成就，中国古代历法在世界上影响深 远，多被传至周围的临国和地区，有的国家甚 至长期使用中国历法。
历代颁行的重要历法
朝代 汉，前104年 南北朝 隋 唐 元代 历法编制者 邓平、落下闳 祖冲之 刘焯 一行 郭守敬 名称 太初历 大明历 皇极历 大衍历 授时历
天学仪器
• 天文学走向定量化的必然结果 • 古代天学仪器据文献记载大致可分为三 类：圭表、漏刻和仪象。其中仪象分为 浑仪、浑象两类，是古代浑天家测候和 演示天象的基本仪器
◇《崇玄历》（893AD）中使用了3087年朔望月 有526食季的“食周”，据此推算出的交食年 长度为346.6195412日，与理论值仅差14秒。 ◇徐昂的《宣明历》（ 822AD）中把黄赤交角值 确定为23°34′55″，仅比理论值小37″。 • 宋元以后，在前代的基础上，若干天文常数的 精度有所提高，数学计算更加成熟。
• 战国甘德的观察木星时发现：“若有小赤星附 于其侧”。这是早于伽利略（1564—1642）两 千年对木星最亮的卫星——木卫三的观察。 • 鲁僖公十六年（644BC） “春王正月戊申，陨 石于宋，五” 。这是最早的陨石记录，有时 间，有地点、有数量。
历法成就
• 古代历法之主要内容：日、月及五大行 星的运动规律，故就研究内容也可称为 是古代数理天文学 • 古代历法的中心课题：原理（日、月、 五星运动规律在历法中得到的反映）和 数据（历法对日月五星运动的数值描述）
• 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。
• 水运仪象台：宋代苏颂、韩公廉等人设 计制造的一座大型天文仪器，它把观测 天象的浑仪、演示天象的浑象和报时装 置巧妙地结合在一起，是我国古代一项 卓越的创造。水运仪象台高约12米，宽 约7米，呈下宽上窄的正方台形，全部为 木建筑结构。
• 南北朝时虞喜发现了岁差现象，祖冲之（
429AD—500AD）将其引入历法，
此后“回归年”
和“恒星年”作为两个不同的概念渐为人们所
接受。祖冲之还提出回归年长度为
365.24281481日，这是宋代以前最好的数据。
• 北齐民间天文家张子信经过三十多年的观测， 发现太阳和五星视运动的不均匀性现象。在我 国天文史上是一个划时代的发现，对后世历法 的改进产生了深远的影响。
天学仪器
• 圭表：由垂直的表（一 般高八尺）和水平的圭 组成。圭表的主要功能 是测定冬至日所在，并 进而确定回归年长度， 此外，通过观测表影的 变化可确定方向和节气。
明代，1439年造，现存南京 紫京山天文台
• 日晷：又称“日规”， 是圭表的改进形式， 它利用表的投影在平 面上的方向变化来测 定真太阳时。通常由 铜制的指针和石制的 圆盘组成
• 1973年，湖北隋县曾侯已墓中出土的漆 箱盖子上绘有二十八宿的全部各称，这 是迄今所发现的包含完整的二十八宿星 名的最早文字记载。因此可以确定，至 迟在春秋末年到战国初年，二十八宿星 空系统已经存在了。 其实质和现代天文 学上广泛使用的赤道坐标系是一致的。 而在欧洲，赤道坐标系的广泛使用却开 始于十六世纪。
• 隋唐时期的历法成就突出表现在若干天文常数的精度 又有了新的提高。 ◇隋代张胄玄给出了令人惊叹的五星会合周期的数值。 其中火星的误差为0.011日；木星和土星的误差为 0.002日；水星的误差为0.001日；金星则达到与今值 密合的精度。 ◇交食周期的数值也达到了十分精确的程度。《五纪历 》（ 726AD）中采用了716个朔望月122次食季的“食 周”，这与十九世纪未西方所谓的“纽康周期”是等 价的。
天象记录
“鲁文公十四年（ 613BC ）秋七月，有星孛入于 北斗”。 ——《春秋》
• 这是关于哈雷彗星的最早记录。从秦始皇七年 （前240）到清宣统二年（1910）哈雷彗星共 出现31次，每次我国古代都有详细记录。
“鲁庄公七年（687BC）夏四月辛卯夜，恒 星不见，夜中星陨如雨”。——《春秋》
• 这是世界上关于天琴座流星雨的最早记录。自 此以后，我国史书上关于流星雨的记录，据不 完全统计，至少有180次以上。
来定方位、定时间、定季节了。
• 现存最早的物候历《夏小正》相传产生于夏代，记载 了一年里每个月的物候、天象和相应的农事活动，主
要用于指导生产活动，亦即“观象授时”。夏代的人
们已有“旬”的概念。
• 春秋后期的《古四分历》把回归年的长 度定为365.25日，比今值多出11分钟。 它的出现标志着我国历法已经进入比较 成熟的时期。西方古罗马的《儒略历》 （43BC）中的回归年长度也用了同样数 值，但晚于我国约五百年。
历书的政治意义
颁历之权是皇权得以确立的象征
奉行某朝正朔，即行用该朝颁行的历法， 表示对该朝政权的臣服
天学之运作
• 天象之观测：恒星、日月交蚀及掩星、行星
天象、异常天象（彗星、新星、流星、太阳黑 子）
• 记录、报告及文献保存 • 仪器之研制及管理 • 历书之编算、印刷及颁发
坐标系
• 将天空恒星背景划分成若干特定的区域，建 立一个的坐标系统，以此来确定日月五星和 许多天象发生的具体位置，一直是人们长期 以来的目标。二十八宿坐标系统就是这样一 种特殊的赤道坐标系统。它以天赤道附近二 十八个距星作为标志点来测量的。天体的坐 标用入宿度和去极度两个数值表示。入宿度 表示某天体在某宿距星以东的赤道度数，去 极度为该天体距离北天极的度数。
• 深通天学之重臣：（汉）刘歆，（唐）一行； （汉）张衡，（宋）沈括，（元）郭守敬 • 世袭的天学官员：父子相传，如祖冲之、祖暅； 强迫世袭，如明洪武六年“钦天监人员永不许 迁动，子孙只习学天文历算，不许习他业；其 不习学者发南海充军” • 从社会上招集：政权草创之初；改历或大型天 学活动之举；明征暗禁 • 培训：天学机构属员中的教授、天文生
典籍
• 历代官史中的天学三志：律历志、天文志、五 行志，如《汉书》的律历志、天文志 • 重要星占学著作：秘籍。如北周庚季才的《灵 台秘苑》，唐瞿昙悉达《开元占经》，唐李淳 风《乙巳占》等 • 官修大型天学著作：宋王应麟《玉海》，明 《崇祯历书》，清《御制历象考成》等 • 私家著述：朱载堉《圣寿万年历》、李之藻 《浑盖通宪图说》、王锡阐《晓庵新法》等
皇家主持的仪器研制
• 其功能不仅仅是辅助观测工具，更引人瞩目的 是它代表的象征意义
制造仪器的命令要由皇帝下达，造成之后，皇帝要派 人验收 • 《明英宗实录》：正统二年（1437）二月，行在钦天 监监正皇甫仲和等奏：“南京观星台设浑天仪、璇玑 玉衡、简仪、圭表，以窥测七政行度、凌、犯、迟、 留、伏、逆。北京齐化门城上观测未有仪象。乞令本 监官一人往南京督匠以木如式造之，赴北京较北极出 地高低准验，然后用铜铸造，庶占象不失” 历朝历代明文规定，禁止私人拥有天学仪器