石申,编出世界上最早的古星表
《石氏星表》比欧洲至少早一至两个世纪
“嫦娥三号”能成功地飞上月球,降落月球,离不开“天体测量”这门天文学科。天体测量,即测定天体的位置和天体到达某个位置的时间,它是天文学中最古老、也是最基本的一个学科分支。
春秋战国时期,中国的天体测量水平已遥遥领先世界。这一时期,诞生了一部重要的天文学著作《石氏星表》。
星图是星空的形象表示,星表则是星空的数值表示,任何一颗星的位置都可用它的坐标表达。中国古代一般采用赤道式坐标,《石氏星表》对121颗恒星的位置就用去极度(赤纬的余角)和入宿度(赤经差)来表示,这是中国第一份古星表,也是目前世界上已知的最早的一份古星表。《石氏星表》的作者,就是中国战国中期魏国著名的天文学家石申。
石申又名石申夫,其所著的《石氏星表》原名《天文》,8卷,这部天文大书的价值极高,后人因此尊称之为《石氏星经》。
《石氏星表》在宋以后失传,今天我们仅能从唐代天文学书籍《开元占经》中看到《石氏星表》的一些片段。其中有二十八宿距星和其他一些恒星,可以找到其中115颗星的赤道坐标位置。
有人怀疑《石氏星表》晚于公元前四世纪,但目前的考古发现已否定了这一质疑。在湖南长沙马王堆汉墓中出土的《五星占》中,已记载了公元前三世纪行星运行资料,表明那时已有测角工具。
《石氏星表》是中国后世许多天体测量工作的基础。诸如测量日、月、行星的位置和运动,都要用到其中二十八宿距度的数据,这是古代中国天文历法中的基本数据。可以说,石申测绘出的星表,是战国到秦汉时代天文历法发展的一个重要基础。值得一提的是,因为石申和同时代的楚国天文学家甘德(著有《天文星占》)太有名了,唐宋人还托他们二人大名,弄出了伪作《甘石星经》。
张衡,创制世界首架观测天体的浑天仪
科学解释“月光”“月蚀”现象揭示“四季”“昼夜”变化原因
张衡,东汉时南阳西鄂(今河南南阳石桥镇)人,靠自学成为闻名乡里的学者,后被推荐到京师洛阳任职,从元初二年(公元115年)起两度任太史令。《后汉书·张衡传》记载,张衡在数学、天文、地理、绘画和文学等诸多领域,都表现出了非凡的才能和广博的学识,除了制造出世界上第一架地震仪,还著有科学、哲学和文学著作32篇,其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。所以《张衡传》中说,“衡善机巧,尤致思于天文、阴阳、历算。”
张衡在天文学上取得的成就最卓越,可以说他是汉代天文界的代表人物,著有《灵宪》和《浑天仪图注》二书。在书中,张衡全面阐述了自己的天文学思想和浑天学说,可算是对汉代天文学的总结。
张衡科学地解释了“月光”和“月蚀”两种月球现象,还有“四季”、“昼夜”变化的原因。张衡认为,月球本身并不发光,月光其实是日光的反射,即月光生于日之所照,魄生于日之所蔽(照不到),月相由于日光的“照”和“蔽”所引起。
张衡分析了月蚀的成因,认为月蚀是因为地影(暗虚)遮蔽月光;且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。这些在今天看来可能是“小儿科”,但在当时可是了不起的研究成果。
张衡观测记录了2500颗恒星,创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,还制造出了指南车、自动记里鼓车等。
为了纪念张衡的贡献,国际天文学界遂将月球背面的一个环形山,命名为“张衡环形山”。
祖冲之,在世界上第一个测量出冬至时刻
《大明历》引用“岁差”打破了19年7闰旧历法
祖冲之在数学领域的贡献广为人知,如他求出了圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间,这一数据在当时的世界上是最先进最精确的。其所撰写的《缀术》一书,在唐代时被定为国子监的数学教材,且修业时间最长,很可惜,此书今已失传。
其实,祖冲之还是魏晋南北朝时期著名的天文专家。在天文历法方面,编制了《大明历》,首次引进“岁差”算历,使天周同回归年长度分开,另外改革闰周,打破19年7闰的旧历法。
冬至日,祖冲之就是通过对冬至日时刻的研究,取得科学突破的。祖冲之仔细研究了每日影长的变化规律,利用冬至日前后影长对称的关系,提出了确定冬至日时刻的新方法,该方法不受阴云蔽日不能测量日影的影响,能求出冬至时刻,此法为后世长久沿用。
祖冲之想出一个新的方法,他不直接观测冬至那天日影的长度,而是观测冬至前后二十三四日的日影长度,再取它们的平均值,求出冬至发生的日期和时刻,又由于离开冬至日远些,日影的变化就快些,所以这一方法提高了冬至时刻的测定精度,使用这种观测方法的,祖冲之是世界第一人。
祖冲之制定的《大明历》的岁(一年),实取365.2428日,比元代郭守敬的《授时历》,仅差0.0002,这在当时来说是很精密的。一直到了南宋以后,才达到或超过祖冲之的观测水平。
郭守敬,首创使用一年365.2426日
《授时历》比欧洲的《格里历》早300多年
张衡、祖冲之都是1970年第一批名字上月球的中国古代科学家,同是第一批的还有元代天文学家郭守敬。
郭守敬是河北邢台人,生活在金末元初。从小在祖父的教育下,开始学习数学和水利,后来随当时有名的学者刘秉忠学习天文学和地理学。公元1262年郭守敬受到推荐,元世祖在多伦召见了郭守敬。但郭守敬全身心投入天文领域,是从1276年到1291年担任水利官员这15年间。
这一时期,郭守敬创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十多种天文仪器;主持了中国历史上规模最大的一次天文大地测量,在全国各地共设立27个观测站,最北的观测点在西伯利亚,最南的在西沙群岛,此即“四海测量”。当年从北京图书馆找到了明抄本《天文汇抄》,其中有《三垣列舍入宿去极集》一册。这是一部星图和星表合为一体的著作,在星图上某星的旁边注明该星的入宿度和去极度,总计有星官267座,1375星,给出坐标的星739颗。
据专家研究,《天文汇抄》就是郭守敬等人编写的全天星表数据。这份星表的误差约15分,比宋代的精度大有提高,是古代星数最多的一张星表。
郭守敬证实了一年365.2426日,是历史上最精密的数值。当时使用这个数值入历,在世界历法史上还是第一次。欧洲著名的格里历历法,也采用这个数值,但是比郭守敬晚了大约300多年。
郭守敬与王恂、许衡等共同编制出古代中国最先进、施行最久的历法《授时历》,它代表了中国古代天文学发展的最高成就。
摘自《北京晚报》