漏水转浑天仪

还记得小学课本里那篇《数星星的孩子》吗?“一颗、两颗、一直数到了几百颗”,奶奶说“那么多星星,一闪一闪的,你能数的清吗”?孩子说“星星虽然在闪,可是不动,星和星之间的距离总是那么远”。爷爷说“北边那七颗像勺子一样的叫北斗七星漏水转浑天仪,勺口对着的那颗叫北极星,北斗七星总是绕着北极星转”。为了证明爷爷说的没错,这个孩子一夜没睡好,几次起来看星星,果然北斗七星在绕着北极星慢慢转动。

这个数星星的孩子名叫张衡,后来成为我国东汉时期的伟大的天文学家、数学家、发明家、地理学家和文学家,历任郎中、太史令、侍中、河间相等职。张衡最主要的成就在于他担任太史令(前后十四年之久)期间,在天文学方面贡献最为突出,著有天文学方面的书籍《灵宪》、《浑仪图注》等,并发明了浑天仪和地动仪,后世誉为“木圣”。

日月星辰在随着宇宙诞生的时候就出现了,星辰的运行和人类有着怎样的关系呢?人类又是如何逐步认识和了解它的呢?

一、我国对星辰的认识和历法的发展

据太史公司马迁的《史记》记载,我国古代早在公元前四千多年前黄帝的时候就设置了“天地神祇物”五官,其中负责“考定星历”的官叫“天官”,专门负责考察星度、制定历法,用来指示帝王祭祀神明、祈福苍生。

《史记·历书》:“盖黄帝考定星历,建立五行,起消息,正闰馀,於是有天地神祇物类之官,是谓五官。各司其序,不相乱也。”

最早关于日月星辰的记载见于古书《竹书纪年》,里面就有关于日食的记载,还有关于紫微星、流星雨、彗星、恒星等的一系列记载,如“(夏)帝癸十年五星错行,夜中星陨如雨”、“(周)昭王十九年春有星孛于紫微”、“(周)顷王六年彗星入北斗”等等,这也是世界上最早关于星辰的记载。

春秋战国时期,天下纷争,历法始乱。至西汉武帝时,曾命一个叫唐都的方士测量周天各部的星宿度数,又由落下闳、邓平等运算制历,得出日辰星度与夏历相同,称为《太初历》。《太初历》是我国历史上第一部比较完整的历法,它首次记录了五星(金星、木星、水星、火星、土星)运行的周期,第一次把二十四节气编入历法,以没有中气(二十四节气中的偶数节气,如雨水、春分、谷雨等十二节气)的月份为闰月,比古罗马的儒略历还早了58年。

《汉书·武帝纪》:“太初元年冬十月,行幸泰山。 十一月甲子朔旦,冬至,祀上帝于明堂。 ……夏五月,正历,以正月为岁首。色上黄,数用五,定官名,协音律。”

隋朝时,天文学家刘焯编撰了当时最先进的历法—《皇极历》,是我国第一次也是世界上第一次提出“等间距二次内插公式”,来推算日月食所在位置,开始时间等,对天文数学提供了新成就。

僧一行

唐玄宗时,著名天文学家僧一行制定了新历《大衍历》,分类编排、系统周密,比较符合天文实际,成为了后世历法学家编撰历法的范本,直到明末吸收了西洋历法后才有所改变。

明崇祯时,以徐光启为主,结合了西方传教士汤若望、邓玉函、罗雅谷等的欧洲天文知识,历时五年,共撰成了《崇祯历书》,为中国古代历法的一大改革。

清初时,汤若望将《崇祯历书》进行删改,清政府定名为《时宪书》,颁布实行。

汤若望

辛亥革命后,中国开始采用西方的公历,俗称“新历”,与中国旧有的历法相对。

以上可见,历法作为我国纪年的一种方法由来已久,它是按照日月星辰的运行规律而演变制定的,不仅对一年四季的年月日时有了明确规定,而且对以农事为主的农业活动也具有一定的指导意义。

日月星辰的运行规律不仅演变为历法,而且还广泛运用于天文星象、宗教信仰、阴阳风水、命理占卜等各个领域,其内容真所谓庞大繁杂、浩如烟海。如代表帝王之星的北极星,古时又称北辰、紫宫、紫微星等,古人不仅用来辨别方向,高明的星象家还能凭此测出国运兴衰、帝王更替等。

北极星是最靠近北天极的一颗亮星,由于与地球的地轴差不多正对,故从地球北半球上看,它的位置几乎不变,因而可以靠它来辨别方向。

在距北极星不远,一年四季围绕它旋转的有七颗星,称北斗七星。北斗七星连起来像一把勺子,呈“斗”状,故得名。北斗七星在不同的季节和夜晚不同的时间,出现于天空不同的方位。春天斗柄指东,夏天斗柄指南,秋天斗柄指西,冬天斗柄指北,斗柄旋转一周,就是一年,这就是斗转星移的意思。古人也常用北斗七星作为定方向、定季节、定时辰的标尺。

在靠近黄道(从地球上看,太阳在星空慢慢移动所走过的路线)附近还将星空分为“四宫二十八宿”,分别环列在日、月、五星的四方,四宫代表东南西北四个方向,每宫七宿,共曰二十八宿,分别对应着一年四季的春夏秋冬。

从小就爱数星星的张衡,加上父辈对他的鼓励,更加激发了他对日月星辰的爱好,长大后成为了著名的天文学家,不仅发明了精准预测地震方向的候风地动仪,而且还在自己“浑天说”的基础上创制了一个比以前更精确、更全面的“浑天仪”,展现了一个天地星辰、同步转动的水运浑象。

二、张衡的“浑天说”和他的“浑天仪”

早期关于宇宙天体存在的说法是“盖天说”,即“天圆如地盖,地方如棋局”,天体都附着在天盖上,周日旋转不息,带着诸天体东升西落。后来又认为天地都是球穹状的,而且互不相连,于是有了“天似穹庐,笼盖四野”的说法。

战国时又出现了另一种关于宇宙天体的说法—“浑天说”。最漏水转浑天仪初的浑天说认为:地球不是孤零零地悬在空中的,而是浮在水上;后来又发展认为地球浮在气中,有可能回旋浮动,这就是“地有四游”的朴素地动说的先河;汉代时,浑天说认为:全天恒星都布于一个“天球”上,而日月五星则附丽于“天球”上运行。这与现代天文学的天球概念十分接近。

张衡与浑天仪

东汉时,以张衡为代表的浑天说认为:整个宇宙天体像一个鸡蛋,地球则像一个蛋黄,被包在天内,“天转如车毂之运也,周旋无端,其形浑浑,故曰浑天。”天体运转如车轮,轴为南北方向,有两极和两极圈。张衡还在他的《浑天仪图注》中提出了关于赤道、黄道、南北极、回归线和月行九道的论述,以入宿度(赤经差)和去极度(极距)表示太阳的位置,研究出了黄道和赤道的关系。无疑这种描绘比“盖天说”更为进步,更接近真实的宇宙天体本来面目。

《浑天仪图注》:“浑天如鸡子。天体圆如弹丸,地如鸡子中黄,孤居于天内,天大而地小。天表里有水,天之包地,犹壳之裹黄。天地各乘气而立,载水而浮。”

为更加形象生动地演示天体的运行现象,张衡还在西汉天文家落下闳发明的浑仪的基础上,进一步创制了一个更精确、更全面的“浑天仪”,称“漏水转浑天仪”。

漏水转浑天仪是用一个直径四尺左右的铜球,球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等,成一水运浑象,再用一套漏壶流水的转动机械,使它与天球同步转动,显示出星空的运动轨迹。

张衡的“浑天说”不仅得到了大多数人的支持和赞同,他的“浑天仪”更是生动形象地演示了天体的运行,使“盖天说”不得不折服而逐渐退出历史舞台。张衡的“浑天说”代表了古人卓越的思想和超凡的智慧,他的思想影响并称雄了中国天文领域上千年。

为纪念张衡对世界天文学做出的贡献,1970年联合国天文组织将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”,1977年又将小行星1802命名为“张衡星”,2003年国际小行星中心为纪念张衡及其诞生地河南南阳,将小行星9092命名为“南阳星”。

历史的星空,忽而明亮又闪烁,忽而暗淡又深邃,每颗星都代表着一个伟大的历史人物和他的传奇故事,一颗、两颗.....一直到无数颗,汇聚成了中华文明史上的一大瑰宝,在历史的长河中烁烁闪亮。

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