书城童书不可不知的文史知识(中国篇)
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第45章 天文历法(1)

天文

古代天文人物

羲和,中国远古时代天文历法学家。甘德,战国时代天文学家。石申,战国时期魏国天文学家。贾逵(30—101),东汉时天文学家、经济学家。张衡(78—139),东汉时期伟大的天文学家。刘洪(约130—196),东汉末天文学家。何承天(370—447),南北朝时代天文学家。祖冲之(429—500),南北朝时期杰出的数学家、天文学家。刘焯(544—610),隋朝天文学家。李淳风(602—670),唐代初期天文学家、数学家。一行,本名张燧(683—727),唐代著名天文学家和佛学家。曹士为(生卒年不详),历法家,活动于唐德宗建中年间。梁令瓒(生卒年不详),唐代天文仪器制造家。苏颂(1020—1101),宋代天文学家、数学家。杨忠辅(生卒年不祥),宋代天文学家。郭守敬(1231—1316),元代天文学家。王恂(1235—1281),元代天文学家、数学家。邢云路(生卒年不详),明代天文学家。徐光启(1562—1633),明末杰出科学家、天文学家。薛凤祚(1600—1680),明末清初数学家、天文学家。王锡阐(1628—1682),明清之际民间天文学家。梅文鼎(1633—1721),清代天文学家、数学家。李善兰(1811—1882),清代天文学家、数学家。

最古老的天文台

观星台,位于河南省登封市告成镇,建于元代至元十三年(1276年),是中国最古老的天文台。元世祖忽必烈统一中国后,为了恢复农牧业生产,任用科学家郭守敬和王恂等进行历法改革。首先让郭守敬创制了新的天文仪器,在登封建立了中心观测站——观星台。观星台是一座高大的青砖石结构建筑,由台身和量天尺组成。其不仅保存了中国古代圭表测影的实物,而且还是自周公土圭测影以来测影技术发展的高峰。观星台反映了中国天文科学发展的卓越成就,对研究中国天文史和建筑史具有很高的价值。

第一座天文馆

1957年9月29日,中国第一座天文馆——北京天文馆建成开馆。其主要设施有天象厅、展览厅、影视报告厅和大众天文台。天象仪能同时放射出几千条光线,投影在半球形的银幕上,演示出各种天文现象。通过天文台的天文望远镜,白天可以观测到太阳黑子,晚上可以观测到月亮上的环形山和土星的光环。该馆主要通过人造星空模拟表演,组织进行天文观测,举办天文知识展览,编辑、出版和发行天文科普书刊等形式向公众宣传普及天文学知识。

第一颗人造卫星

1963年,中科院成立了星际航行委员会,并组织制定了星际航行发展规划。1965年,中国的人造卫星计划正式开始实施。1967年12月,国防科委召开中国第一颗人造卫星研制工作会议,审定了总体方案和各系统方案,并正式命名第一颗人造卫星为“东方红一号”。

1970年4月24日,随着一曲《东方红》的旋律通过广播电台在神州大地回荡,中国第一颗人造卫星成功地进入了地球轨道。“东方红一号”卫星发射成功,使中国成为世界上继苏、美、法、日之后,第5个能独立研制并发射人造卫星的国家。

海拔最高的气象观测基本站

一座设备先进且齐全的气象观测基本站——沱沱河气象站,屹立在长江源头唐古拉山麓。其坐落在海拔4700多米处,是世界上海拔最高的气象观测基本站。沱沱河气象站成立于1956年,是中国国家气象站网中重要的测报和研究站,也是具有与全球气象资料共享资格的交换站。

沱沱河气象站坐落在地势高寒、空气稀薄的山上,这里全年的冰冻期是331天。而气象站的工作者,就是在这样艰苦恶劣的条件下,坚守岗位为人们观测风云。沱沱河气象站对中国、亚洲乃至整个世界的气象变化,有着明显的影响。

最早的风向计

132年,东汉科学家张衡发明了世界上最早的风向计——候风仪,又称“相风铜鸟”。这种仪器制作非常简单,就是在空旷的地上树立一根五丈高的长竿,竿上安装一只可以转动的铜鸟。人们就可以根据铜鸟随风转动的方向,知道是什么风向。候风仪和西方装在屋顶上的候风鸡相似,而候风鸡是12世纪才出现的。

中国古代还有一种风向旗,是在旗上系着小铃,挂在高竿上,旗子随风飘动。观测的人听到铃声,再去看旗子被吹动的方向,就可以知道是什么风向。风向旗是和现代风向袋相似的一种仪器。

最早的自动计时器

唐代天文学家张遂和梁令瓒,对东汉科学家张衡创造的水运浑天仪加以改进。改进后的水运浑天仪,“铸铜圆天之象,上具列宿赤道及周天变数”,用水冲动机械让其自转,每昼夜就会自转一周,从而反映出日、月运行的周期。水运浑天仪是一架天文仪器,在仪器上安装了两个机械木人,一个木人每刻自然击鼓,另一个木人每个时辰自然敲钟,到了时间就会敲击,从而使这个天文仪器变成了世界上最早的自动计时器。

最早的石刻天文图

江苏省苏州市保存了一幅石刻天文图。图高8尺,宽3.5尺,上部分绘有一圆形星图,下部分刻有文字,图上大约有1440颗恒星。这幅图是1247年永嘉(今浙江温州)人王致远根据北宋元丰年间(1078—1085)的观测结果刻制的,是中国现存最早且完备的石刻天文图。

最早发现恒星运动的科学家

恒星,是由炽热气体组成的,离地球最近的恒星是太阳。人们一直认为恒星是不运动的,但唐朝著名天文学家张遂打破了恒星不运动的说法,成为世界上最早发现恒星运动的科学家。为了观测天象,张遂和机械制造家梁令瓒合作,创制出了黄道游仪和水运浑象。在掌握了大量实测资料的基础上,张遂重新测定了150多颗恒星的位置和28宿在天球上的北极度数。他通过和汉代星图相比,发现古籍上所载的这些恒星位置和实际位置不符,从而打破了恒星位置永远不变的说法。

星座的起源

远古时,人们为了便于畜牧、农耕,必须详细了解季节的变化。他们注意到季节不同,天上的星星排列也不同,为方便记忆及把这些知识流传,于是运用幻想力,把天上杂乱无章的星星串连起来,据说这就是星座的起源。

中国星座的划分

中国古人很早就把星空分成三垣、二十八宿、三十一个星区。三垣,是北天极周围的3个区域;二十八宿,是在黄道和白道附近的28个区域,不仅包括各宿星座自身,落在每一块里头的星座都属于这个星宿范围。据《吕氏春秋》记载,中国古人很早就发现月球大约是27.3日走一周,黄道带被分成二十八星宿,月球大约是一天走一个宿,这样便于记录月球的位置。每七宿组成一象,共为4象,用动物来命名,分别是苍龙、白虎、朱雀、玄武。四象象征着四方臣民。

三垣

三垣,即紫微垣、太微垣和天市垣。各垣都有东、西两藩的星,左右环列,其形如墙垣,故称“垣”。

紫微垣是三垣的中垣,位居于北天中央,故又称中宫、紫微宫。紫微宫即皇宫的意思,故星名多以官名命名。其以北极为中枢,共含37个星座,附座2个,正星163颗,增星181颗。太微垣是三垣的上垣,位居于紫微垣之下的东北方,北斗之南。太微即政府的意思,故星名多以官名命名。其以五帝座为中枢,共含20个星座,正星78颗,增星100颗。天市垣是三垣的下垣,位居于紫微垣之下的东南方向。天市即集贸市场的意思,故星名多以市场命名。其以帝座为中枢,共含19个星座,正星87颗,增星173颗。

四象

中国古代将天空分成东、北、西、南区域,并把每一区域的七宿联系起来加以想象而成的四种动物的形象,称为四象。四象包括:东方苍龙(青龙)、西方白虎、南方朱雀、北方玄武(龟蛇)。东方七宿,就如同飞舞在春天初夏夜空的巨龙,故而称为“东宫苍龙”;西方七宿,就如同跃出深秋初冬夜空的猛虎,故而称为“西宫白虎”;南方七宿,就如同展翅飞翔在寒冬早春夜空的一只朱雀,故而称为“南宫朱雀”;北方七宿,就如同出现在夏天秋初夜空的蛇、龟,故而称为“北宫玄武”。

二十八宿

中国古代天文学家把黄道附近的星空划分成二十八组,称为二十八宿。最初,古人为比较日、月、金、木、水、火、土的运动而选择的二十八个星官,作为观测时的标记。到了唐代,二十八宿成为二十八个天区的主体,主要是为了划分星官的归属。二十八宿按东西南北四个方位分为四组,东方苍龙七宿是角、亢、氐、房、心、尾、箕;西方白虎七宿是奎、娄、胃、昴、毕、觜、参;南方朱雀七宿是井、鬼、柳、星、张、翼、轸;北方玄武七宿是斗、牛、女、虚、危、室、壁。

北斗七星

北斗七星,是大熊星座的一部分,从图形上看,其位于大熊的背部和鼻子。北斗七星从斗身上端开始,到斗柄的末尾,按顺序依次命名为:α、β、γ、δ、ε、ζ、η,我国古代分别把它们称为:天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光。在天空中,北斗七星始终缓慢的相对运动。其中五颗星以大致相同的速度朝着一个方向运动,而“天枢”和“摇光”则朝着相反的方向运动。其在天空中的位置随季节的变化而不同,中国古代记载:“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。”

历法

十二时辰

古人根据一日间太阳出没的自然规律、天色的变化,以及自己日常的生活习惯、生产活动,将一昼夜划分成了十二个时段,每一个时段叫一个时辰,形成了十二时辰。十二时辰,是由十二个特定的时间名词构成。汉代之前,这些名称有所不同,直到汉代太初年间,中国实行了太初历:“其以一日分十二时,而以干支为纪。”这才确定了十二时辰的名称:夜半、鸡鸣、平旦、日出、食时、隅中、日中、日昳、晡时、日入、黄昏、人定。

古代三种纪时法

天色纪时法。古人根据天色的变化,将一昼夜划分为十二个时辰。夜半(23点至1点)、鸡鸣(1点至3点)、平旦(3点至5点)、日出(5点至7点)、食时(7点至9点)、隅中(9点至11点)、日中(11点至13点)、日昳(13点至15点)、晡时(15点至17点)、日入(17点至19点)、黄昏(19点至21点)、人定(21点至23点)。

地支纪时法。古人根据太阳的运行和天色变化,将一昼夜划分为十二个时辰。子时(23点至1点)、丑时(1点至3点)、寅时(3点至5点)、卯时(5点至7点)、辰时(7点至9点)、巳时(9点至11点)、午时(11点至13点)、未时(13点至15点)、申时(15点至17点)、酉时(17点至19点)、戌时(19点至21点)、亥时(21点至23点)。

夜间纪时法。古人把夜晚分成了五个时段,用鼓打更报时,称为“五更”、“五鼓”。一更(19点至21点)、二更(21点至23点)、三更(23点至1点)、四更(1点至3点)、五更(3点至5点)。

古代四种纪年法

王公即位年次纪年法。按照新君即位的年次纪年,是我国最早的纪年法。如在《左传·曹刿论战》中记载:“十年春,齐师伐我。”这里所指的就是鲁庄公即位的第十年,即公元前684年。

年号纪年法。从汉武帝起开始,每个皇帝即位都要改元,并以年号纪年。如范仲淹在《岳阳楼记》中记载:“庆历四年春”,庆历就是宋仁宗的年号。

干支纪年法。天干有10个,即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。地支有12个,即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。“干”与“支”组合就配成了60组,叫60甲子。如“甲午战争”之“甲午”是1894年。

年号、干支兼用纪年法。纪年时,皇帝年号放在前面,干支列于后面。如《核舟记》中记载:“天启壬戌秋日”,“天启”是明熹宗朱由校年号,“壬戌”是干支纪年。

干支纪年法的由来

干支纪年法萌芽于西汉,始行于王莽,通行于东汉后期。汉章帝元和二年,即公元85年,朝廷下令在全国推行干支纪年法。如今,中国农历仍在沿用干支纪年法。

干支纪年法,是中国古代的一种纪年法。即以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸为10干,子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥为12支。将“干”、“支”组合配成60组,周而复始,循环不已。

二十四节气的来历

二十四节气起源于黄河流域。春秋时代,已经定出了仲春、仲夏、仲秋和仲冬四个节气。经过不断地改进和完善,到秦汉年间,二十四节气已经完全确立。太阳从黄经零度起,沿黄经每运行15度所经历的时日称为“一个节气”。每年运行360度,共经历24个节气,每月有2个节气。

每月的第一个节气称为“节气”,即立春、惊蛰、清明、立夏、芒种、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪和小寒;每月的第二个节气称为“中气”,即雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪、冬至和大寒。

二十四节气名称的意义

立春、立夏、立秋、立冬:“立”即将开始,表示春、夏、秋、冬四季即将来临。夏至、冬至:表示盛夏和寒冬已经到了。春分、秋分:“分”是平分,表示这两天昼夜相等,正好处在夏至和冬至中间。雨水:开始降雨,雨量增多。惊蛰:天空开始打雷,气温逐渐上升,冬眠的动物开始活动。清明:天气晴朗,万物滋生。谷雨:雨量增多,谷物茁壮生长。小满:麦类等夏熟作物籽粒开始饱满,但是还没有成熟。芒种:麦类有芒作物成熟,晚季作物抢种时期。小暑、大暑:“暑”是炎热的意思,表示这是一年中最热的季节。处暑:“处”是终止的意思,表示暑天结束,气温开始逐渐下降。白露:气温降低,出现露水。寒露:天气寒冷,露水很凉。霜降:天空开始下霜。小雪、大雪:开始下雪,至大雪时形成积雪。小寒、大寒:一年中最寒冷的季节。

夏历