Starrix 星匯點 – 縱觀中國古代天文儀器 (上)

縱觀中國古代天文儀器 (上)

7 月 23, 2017 Einstein 星匯點資訊 0

(編寫：朱清天)

相信作為天文愛好者，各位對西方天文學一定有不少的認識。但你又知不知道，中國古代曾經有一段蓬勃的天文發展？今天，我們將會與大家略談中國古天文，一窺古人的智慧。

中國的天文觀測歷史悠久，夏朝時已有曆法，春秋時已有哈雷彗星的觀測記錄。而當時的古人夜觀天象，主要是為了滿足他們的一些現實需要。其一為觀象授時，制定曆法，預測季節變化，所以古人對於日月、行星的位置有仔細的觀測記錄。其二為占卜用途，古人相信天象為天的指示，天象變化即天給帝皇的訊息，故各朝各代均有各種天文異象的記錄。

《日知錄》說：「夏、商、周三代以上，人人皆知天文」，但由於帝皇認為天文現象是上天給他的訊息，後來民間私習天文已被禁止。而古代朝廷一般會設立官方的天文機構，滿足皇帝上段提及的兩個需要。古代的天文官也有他們的「天文台」，但一般只是比較高的一個平台，上面放有各種儀器，如圭表、渾儀等。

圖一：登封觀星臺遺址，為中國現存最早的觀星臺，建於周朝，元郭守敬重建。

圖二：北京古觀象臺，為明、清和民國初期的國家天文臺，照片攝於1895年。

恆星觀測

由於恆星的相對位置不變，故古人觀測行星以及日月運動時，自然會使用背景星空作為參考。所以在觀測天體運動前，古人首先已經替恆星劃分出一套的「星座」系統。在三國時期，陳卓將商代巫咸及戰國石申、甘德的記錄整合成283個星官（類似西方的星座），一共包括1464顆恆星。後來，明末徐光啟的《崇禎曆書》參考西方星表，為中國星空加入了23個南天星官，清代戴進賢、劉松齡的《儀象考成》也再作刪減。最終才成為現代繪製古星圖的參考。

中國的星官的特色是大多對應現實人物，頗為生活化。例如「帝」、「宦者」都是對應皇帝，官員的星官，而「大陵」（即陵墓）、「礪石」（即磨刀石）則是一些生活用品及地方。甚至連「廁」，「屏」（廁所的屏風）、「屎」也有自己的星官呢。

唐代的《丹元子步天歌》亦將中國古代的天空分為了31個天區，即三垣，二十八宿。北天極附近的天空被三垣所據。垣即城墻，三垣各自代表了三個不同的地方，紫微垣是皇宮，太微垣是政府、達官貴人府第，而天市垣則是市集、平民居處。其餘天空由二十八宿所支配，而二十八宿由可以分為四組，即「四象」。

圖三：三垣二十八宿示意圖

天球坐標系統

要記錄天文觀測，當然缺不了一個完整的坐標系統。現代天文界一般使用的是赤道坐標系統，而古中國也有類似的系統。不過古中國的赤道坐標系統和現在的分佈頗大，包括：

(一) 明清引入西方系統前中國將圓形分25古度（他們相信如此令太陽每日行一度）

(二) 現在的赤道坐標系統有赤經、赤緯兩個數值，對應這兩個數值，古代則使用入宿度及去極度。

去極度：與北天極的角距離
入宿度：二十八宿各有一星作距星，觀測目標與西則距星的經度差即入宿度

圖四：古中國赤道坐標系統示意圖

太陽觀測

早在春秋前，古人以透過觀測發現太陽視運動的軌道（即黃道）。古人對於黃赤交角的量度亦十分精準，北宋《儀天曆》所記之黃赤交角，誤差小於300份之2度。東晉的虞喜更測出冬至點每五十年會向西移動一度（即歲差造成的現象），雖然數字不算準確，但已經是重大發現。

太陽的視運動與季節變化息息相關。而說起季節變化，大家可能就會想起二十四節氣。「日行一度，十五日為一節」，二十四節氣早在西漢《淮南子天文訓》已有出現。最初，古人是將回歸年平均分為二十四份來決定二十四節氣的日子的，此分法成為「平氣」。但北齊的張子信發現太陽的視運動並非均速，故後來隋代的劉焯便以太陽的黃經作參考，將黃道平分為二十四份，太陽每到達一個位置，就是一個節氣。從此，節氣之間的日子間隔不再相等，此分法成為「定氣」。

奇異天象記錄

由於古人相信天文現象反映地上將會發生的事情，他們也留下了大量奇異天象的觀測記錄。下將列舉數例。

首先有「五星連珠」。五星連珠即太陽系五個行星（水、金、火、木、土）一同出現在天空的現象。《史記天官書》說「五星合，是為易行，有德，受慶，改立大人，掩有四方，子孫蕃昌；無德，受殃若亡。」即古人認為此現象是祥瑞，代表有德之人將會得益，無德之人將會滅亡。例如《元史類編》就有記載「日月合璧，五星聯珠，同會虛宿六度，以應太祖受命之符。」表示古人將當時的「五星連珠」解釋為元太祖已經得到天命的象征。

其次，古代已有不少彗星的記載。彗星形態多變，故在古代紀錄中以多個不同名字出現，如彗、孛、蚩尤旗等。而《晉書天文志》記錄「彗體無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指，皆隨日光而指。」，就告訴我們古人早已觀察出彗尾和太陽的關係。

另一種能與古籍遭到的奇異天文現象是新星及超新星。這些現象一般不被認為是好的預兆。《漢書天文志》中的「元光元年六月，客星見于房。」是一個新星的記錄。而當時的占卜結果是：「為兵起。」而剛好其二年十一月，單于便領十萬騎入武州。1054年，《宋會要》記載「至和元年五月，晨出東方，守天關。晝如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。」這次是一次非常有名的超新星爆炸，世界各地的文明均有類似記錄。而這個超新星爆炸的殘骸，就是今天著名的M1 蟹狀星雲。