简明中国科技史 第四讲 中国古代天文学发展(考研讲义)(2)
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②第一次明确给出了近点月(月亮连续两次通过近地点的时间间隔)长度的计算方法和数值;由实测给出了月亮在一个近点月里每天的实行度数,列出每天实行度数不及或超过平均度数的改正项的表,称为月离表;把月亮的运动状况分成四段,大体正确反映了月亮运动的不均匀性。
③给出的交食周期的精度超过了当时的西方的水平;测得黄道和白道(月亮绕地球运行的轨道平面和天球相交的大圆)间有一个6度的夹角;首次指出黄白交点退行的现象。
(二)三国魏晋南北朝
三国:月亮有关的天文常数更精确(韩翊《黄初历》杨伟《景初历》)
东晋末年:元始历首次打破19年7闰法,提出600年221闰新闰法,为后世进展开辟了道路。
南北朝:1)祖冲之制《大明历》,提出每391年设置144个闰月的闰法,是回归年和朔望月间的关系调整的更合理。
2)祖冲之发明了用圭表测定冬至前后几天的日影长,进而推求冬至时刻的方法,求得回归年长度和理论值相差46秒,是我国古代取得的最佳成果之一。
3)大明历首次把岁差(月亮和太阳对地球赤道隆起部分的摄动作用所造成的地轴进动的反映)的概念引入历法。
南北朝后期:张子信(利用浑仪)发现太阳和五星的视运动的不均匀性现象,这是我国古代天文学史上既岁差现象发现后又一重大成就。
三项成果:
①指出一回归年里太阳运动不均匀,日行快慢随节气而不同;
②指出五星运动不均匀,也随节气不同;
③发现视差(在地球表面观测天体和在地心观测天体所产生的天体视位置的差异)对日食的影响。
张子信的这些发现,促使我国古代历法体系到达完全成熟时期。
我国古代历法体系的特点:
古希腊:托勒密的本轮均轮体系
我国:实际测定。尽量准确地测定日月五星运动的各种周期及天文常数,经过测量得到表格;推断某一时刻日月五星的位置,就把某一特定历元到这一时刻的时间间距分别减去相应周期长度整倍数,根据得到的余数应用相应的表格及代数方法(内插法),推断所求时刻具体位置。
B天文仪器:
1)浑仪的改进
西汉:落下闳改进浑仪,重新测量28星宿等数据
两汉之际:浑仪由一个固定的赤道环和绕极轴旋转并且附有窥管的赤经环组成,两环面上都刻有周天度数,可以测定天体的入宿度和去极度(天体距离天北极的度数,即赤纬的余角)
东汉:①前期民间天文学家傅安第一次给浑仪添加了一个黄道环,和赤道环24度夹角(和理论值差1分),利用黄道环可以观测日月行度;②张衡给浑仪增加了地平环和子午环,使浑仪逐渐完善。
东晋末年:铸成铁质浑仪,底座设有十字水准,用来校正仪器安装,提高安装精度。我国历史上利用水准仪的开端。
2)圭表的改进
南北朝:祖恒造八尺铜表,在石圭面上凿了一道阴槽,槽里灌水,用来校正圭面使它处在水平位置。
3)漏壶的改进
东汉:张衡创制两级补偿式漏壶-有上下两个漏壶,上一级的漏壶的水滴滴到下一级的漏壶,去补偿下一级漏壶滴出去的水,使下一级漏壶里的水基本保持一定的水面高度,这样下一级漏壶滴水的快慢可以基本保持不变。
晋代:三级补偿式漏壶,提高时间测量精度。
4)浑象的创制
西汉:耿寿昌首创浑象(用来演示天象的仪器),用铜铸成
东汉:张衡发明水运浑象-用一个直径大约五尺的空心铜球表示天球,上面画着列宿和互成24度交角的黄道赤道,球外有地平圈和子午圈,子午圈上支架着一根天轴,天轴跟地平圈大约成24度交角,天球可以绕天轴转动。天球转动的时候,有一半露在地平圈之上,和四时的天空星象相符,有一半隐在地平圈之下。他还利用漏壶漏水的等时性,用漏水作动力,巧妙地通过齿轮系统的转动,趋势天球每日均匀地绕天轴旋转一周。这样浑象也就自动地近似正确地演示出天象一日里的变化。是水运象仪的鼻祖。
三国:葛衡创制浑天象-一个比较大的空心球,球面上布列星宿,各星都穿成孔窍。人能钻进空心球,看到从孔窍透进来的光,就像看到星星。空心球可以绕轴旋转,更加逼真的演示星辰视运动。现代天文馆天象仪的雏形。
南北朝:钱乐之改进浑天象,用漏壶的流水驱动空心球,使浑天象自动跟天象运动同步。
5)星图的制作
星图:对恒星位置观测的形象记录,用来帮助进行天文观测。
汉:园型的盖天说星图-把在我国中原地区全天可见的星象画在一张圆形的图上,圆心是北天极,外面有几个同心圆,最小的圆圈是恒显圈,最外的圆圈是恒隐圈,中间的圆圈是天赤道。图上还画有表示黄道的圆圈。
三国:陈卓把恒星加以汇总共有1464颗。被后世天文学家奉为圭臬。
C宇宙结构的理论:
1、汉代言天三家:盖天、浑天、宣夜(Q主要内容及影响)
1)盖天说
西周:天圆地方
战国:天似斗笠、地似倒扣盘
西汉:《周骳算经》把盖天说数学化、理论化
被越来越多的天文观测事实否定
西汉末年:杨雄《难盖天八事》,给盖天说以致命打击。
2)浑天说
战国:慎到
汉:代表作张衡《浑天仪图注》
内容:天是浑圆的壳,地是居于天壳中间的一个圆球。日月星辰缀在天壳之上,随天壳绕着过南北天极的轴转动。是一种以地球为中心的宇宙结构理论。
影响:由于它能比较近似地说明天体运行的有关现象,长期成为我国古代居主导地位的一种宇宙理论。
3)宣夜说
内容:并不存在一个有形质的天壳,人看到的天无边无垠。因为天远看不清楚,所以看上去成青色。日月众星只是浮在虚空中,并不附缀在有形质的天壳上。是一幅日月星辰在无限空间运动的图景。
影响:这一学说比较接近我们今天认识的宇宙,但它长期停留在思辨性的论述上,对天体的运动缺少具体的说明,所以影响远不及浑天说。(就像古希腊时期的日心说思想)
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