天文学基础知识详说 (5)

1中國古天文2去過未?(以中國古天文儀器為主題)3「牛郎織女」唐‧杜甫牽牛出河西，織女處其東。萬古永相望，七夕誰見同。神光意難候，此事終蒙朧。颯然精靈合，何必秋遂通。………豐子愷的毛筆漫畫4在北半球，三顆亮星合稱“夏季大三角”應該是織女在河西，牛郎在河東。5「月夜」唐‧劉方平更深月色半人家，北斗闌干南斗斜。今夜偏知春氣暖，蟲聲新透綠窗紗。人馬座南斗(斗宿)6仰韶文化的大致範圍黃河流域的仰韶文化(7000–5000年前)在仰韶出土陶片的太陽7「…七日己已夕□，ㄓ新大星並火…」大意：七日(己巳)晚上，有一顆新的大星出現，位於火(心宿二)附近。「癸酉貞日夕又食，佳若？癸酉貞日夕又食，非若？」大意：發生在癸酉貞日(占卜日)黃昏的日食，主吉或主凶？商代(三千多年前)的甲骨文8•中國古天文由占卜與皇權主導，三千年前的《易經》說：「天垂象，見吉凶」上古時期的天文是由溝通天地鬼神之「巫覡」掌管的9木衛三Ganymede直徑5260公里，比水星還要大，是太陽系最大的衛星，最亮目視星等5。天文學家亦是星占家，例如戰國時的甘德、石申NASA甘德在公元前364年曾目睹木星側有小星，即是後來伽利略證實的木衛三。Ganymede(NASA)10早期的彗星及太陽黑子記述西漢《淮南子‧兵略訓》武王伐紂......彗星出而授殷人其柄。「武王伐紂」約在公元前11世紀《漢書‧五行志》(漢)成帝河平元年…...三月乙未，日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央。河平元年即是公元前28年，這是世界公認最早的太陽黑子觀測記錄。11•由秦始皇七年(BC240)到清末共有29次哈雷彗星回歸記錄，一次不漏，惜無人發現它是同一彗星。馬王堆墓出土「西漢帛書」的彗星圖。1986年回歸的哈雷彗星，下次回歸2061年。12第一次全國性(東漢)的天文會議：渾天說對蓋天說13周代的蓋天說和東漢的渾天說14古天文學家還有虞喜(東晉)、蘇頌(北宋)、沈括(北宋)…等15張衡(78-139)的候風地動儀懸垂擺原理(復原品)16•設大明曆，391年置144閏月，代替19年7閏。•測量冬至前後若干天的正午日影長度，得到更準確的冬至時刻。•算得回歸年=365.2428日•算得月球繞地週期=27.21223日•算得圓周率=3.1415926~3.1415927祖沖之(429-500)日期正午日影長度冬至時刻測量點17一行，俗名張遂(683─727)•修訂《大衍曆》•與工匠梁令瓚製造了「黃道遊儀」，測量日月星辰的座標，定出子午線，發現恆星“不恆”。•水力運作的「渾天銅儀」，每晝夜運轉一周。•「复矩」，測北天極高度(=緯度)•木人敲鼓辰鐘18《步天歌》始於7-8世紀的唐代，作者未確，步天歌以詩歌形式整理前人(巫咸、石申、甘德)的星表，將全天分為31個天區，稱「三垣二十八宿」，共含星1645顆，此後這天區劃分法一直沿用至清末。19三垣二十八宿垣是城牆，宿是宿舍，象徵月球每日停守此處粵音?20•二十八宿的「宿」，粵音“叔”，不是音“秀”。•傳教士與明代官員共事時已英譯為28LunarMansions，表明「宿」的原義是宿舍，與「三垣」字面意義呼應。•古籍記載石申占：「太白與歲星合於一舍，西方凶。歲星出左，有年(豐收)；出右，無年(歉收)」。陰符經：「天發殺機，移星易宿；地發殺機，龍蛇起陸；人發殺機，天地反覆…」還有白居易詩《宿溪翁》，押韻也是音“叔”。讀音考證21何謂「太歲」?•除了二十八宿，星占家亦把黄赤天區分為12等份，稱「十二次」，歲星(木星)大約每年經過一「次」。•後來發覺木星運行週期不足12年整數，用木星占卜並不方便，於是又改黄赤天區為12等份，稱「十二辰」，另假設行星“太歲”與木星運行方向相反，每年剛好經過一「辰」。•道教把太歲發展為六十位太歲神，“犯太歲”即源於此。22二十八宿亦以「四象」配對：東方蒼龍(對應角、亢、氐、房、心、尾、箕)南方朱雀(對應井、鬼、柳、星、張、翼、軫)西方白虎(對應奎、婁、胃、昴、畢、觜、參)北方玄武(對應斗、牛、女、虛、危、室、壁)四象原是東夷、南蠻、西羌、北狄四大民族的圖騰。四象23我國天文學家高魯(1877-1947)設計的四象圖(中國天文學家的故事，陳遵媯、湛穗豐著p.84)24二十八宿在天球的位置25古人相信天人感應，天上也要配套對應人間社會，包括許多以官職命名的星，因此星又叫「星官」，星官的星數由一顆(例如“相”)至廿多顆不等。星的命名26例官職/貴族：太子、尚書、三公、相、四輔…設施：靈台、天厨、天關、天牢、厠、積屍…器物：華蓋、天床、貫索、五車、斗宿、箕宿…山川/動物：天江、天雞、天狗、牛宿、觜宿…神鬼/人物：雷電、鬼宿、造父、老人、織女…地域：齊、趙、鄭、越、秦、晋、楚、燕…27清‧光緒三十三年(1907年)，英國考古人員從敦煌藏經洞中盜走多種古籍，其中包括敦煌星圖。敦煌星圖繪製於唐代(八世紀初期)，共有一千三百餘顆星，是世界上現存最古老的全天星圖。敦煌星圖(敦煌星圖的一部份)28現存的北宋蘇州石刻天文圖•石碑1x2米•1435顆星•春、秋分點錯誤!(其他星圖都有不同程度的失真)秋分點春分點29紫微垣必定在星圖中央的「恆顯圈」(北極至赤緯~500N)之內，圈內都是在華北地區“永不沒落，出身顯貴”的星官。恆顯圈參宿觜宿軫宿斗宿角宿奎宿翼宿牛宿畢宿井宿心宿張宿箕宿尾宿30星官-星座的對照請參閱天關客星《宋會要》：「嘉祐元年三月，司天監言，客星沒，客去之兆也。初，至和元年五月晨出東方，守天關。晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。」M1蟹狀星雲即是天關客星的遺跡天關客星在1054.07.04爆發32蘇頌(1020-1101)的水運儀象台這是一座把渾儀、渾象和報時裝置整合一起的水力驅動天文鐘塔，詳記於蘇頌著作《新儀象法要》中。33蘇頌星圖在《新儀象法要》中的全天星圖，根據宋代元豐年間(11世紀後期)的實測繪制，共有一千四百餘顆星，從角宿開始，按二十八宿顺序排列，縱線通過各宿的距星，線頂有宿度對應。←部份蘇頌星圖34漏壺•元代延祐三年(1316)製成，由上向下為日壺、月壺、星壺和有浮箭的受水壺，箭身刻有十二時辰指示上刻度的時間。•一時辰等於現代的兩小時，前一小時稱「初」，後一小時稱「正」。例如午正=12:00–13:00，但後人把12:00說成正午。複製品35郭守敬(1231-1316)元代登封觀星台(河南省)36渾儀圈數太多阻礙觀測渾儀與簡儀正方案37仰儀郭守敬也創製了「仰儀」，利用小孔成像原理把太陽投影在朝天大鍋的內壁上，壁面刻有天球的經緯線，可以用日影定時刻及觀測日食。↑在香港天文公園的彷製仰儀向南或向北的開孔小板38中國古代的恆星赤道系統•周天為365又¼度•以入宿度、去極度定星位不解之謎----二十八宿寬窄相差懸殊，最寬是井宿(33度)，最窄是觜宿(半度)。各宿的距星(參考星)大多是中等偏暗的星，幾乎沒有亮星。39天干和地支「天干」和「地支」用來標記日子、時間、方位甚至事物先後的次序。天干象征天上的樹幹，地支是散在地上的分枝，古人認為天是主、地是從，天地互存像樹幹和分枝。天干包括甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸10個序號，地支包括子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥12個序號，合稱為干支。干支互相配對可產生60個順序，之後也可循環使用：甲子、乙丑、丙寅，丁卯、戊辰、己巳、庚午、辛未、壬申、癸酉、甲戌、乙亥、丙子、丁丑、戊寅，己卯、庚辰、辛巳、壬午、癸未、甲申、乙酉、丙戌、丁亥、戊子、己丑、庚寅，辛卯、壬辰、癸巳、甲午、乙未、丙申、丁酉、戊戌、己亥、庚子、辛丑、壬寅，癸卯、甲辰、乙巳、丙午、丁未、戊申、己酉、庚戌、辛亥、壬子、癸丑、甲寅，乙卯、丙辰、丁巳、戊午、己未、庚申、辛酉、壬戌、癸亥。40明代航海的牽星術牽星板(1指≈2cm)鄭和(1371-1433)沿東非海岸航行的記事：「在華蓋星五指內，去到北辰星四指，坐斗上山勢，坐癸丑針，六十五更，船收葛兒得風、哈甫泥。」大意：船隊從華蓋星(小熊座β)五指地(=40S的慢八撒)出發，目的地是北辰星四指地的“葛兒得風”和“哈甫泥”，按照羅盤癸丑針所指示的方向(像坐斗上山之勢)，航行六十五更，即可抵達。癸丑方向羅盤41明代的極光、日暈、月暈繪畫原載於明仁宗(1425年)撰的《天元玉曆祥異賦》，這是占卜用書，內有關於極光、日暈、月暈和其他種種天象的彩色繪畫。42元代以後，中國天文的發展漸走下坡，無論是科學理論或觀測技術都不及當時來華的耶穌會士。43澳門•首位來華的耶穌會士是16世紀的利瑪竇，他與明末大臣徐光啟合譯了《幾何原本》。•1619年一班耶穌會士(包括湯若望、南懷仁等)乘船抵達澳門，他們最早把西方著作及望遠鏡帶入境。44湯若望1591-1666(服務明清兩代)徐光啓1562-1633(明代)湯若望亦與徐光啓合編《崇禎曆書》，清代改叫《西洋新法曆書》，後稱《時憲曆》，在順治二年(1645年)開始執行，至今已成為民間的“農曆”。45黄道十二宮黃道十二宮在隋唐跟佛教傳入中國，但到明末才被認識，當時湯若望編制《崇禎曆書》，他把傳統的24節氣沿黄道等分，每節氣相隔150，從此中國古天文溶入了西方的天文學。古代的黄道十二宮在黃道帶上的13個現代星座46二十四節氣以西方天文學的黃經(eclipticlongitude)均分，在陽曆的日子大約固定。47農曆仍然採用每十九年加插七個閏月的辦法：“十九年七閏”共有235個朔望月=29.53x235=6939.55天19個陽曆年=365.25x19=6939.75天兩者相差不足一天，因此每隔19年農曆再與陽曆同步。仍在坊間出版的“通勝”(農曆+流年吉凶)48•要二十四節氣和日月食的預告準確，春分點的位置必先要測準。•但由於地球自轉軸(天球赤道)的擺動，春分點不斷沿黃道退行，因此測定春分點是當年的重要工作。49歐洲傳教士參與設計的清代天文儀器(現在)501987年在北京古觀象台所見51傳教士呈給康熙的天文地理儀器測炮象限儀測分時赤道公晷渾天儀看朔望入交儀星盤鍍金嵌珐琅望遠鏡52北京故宮的日晷上圖為乾隆‧養心殿前的赤道式日晷，盤直徑28cm，北盤面刻有「子丑寅卯…」十二時辰，每時辰分「八刻」(一刻為15分鐘)，轉動銅臂可切日影以提高時間顯示的精度。在故宮陳設的日晷都是盤面斜放的赤道式，特點是讓日影投在平行於天球赤道的盤面上，所以時間刻度間隔平均，但晷盤需要南北兩面，分別供冬半年(秋分至春分)及夏半年(春分至秋分)使用。(向北面)53鄭復光在1847年寫成《鏡鏡詅癡》五卷，集當時中西光學知識大成，在完成此書的基礎上，製造了中國最早的一台測天望遠鏡。《鏡鏡詅癡》第一個「鏡」字是動詞，是「照」的意思，「詅癡」則有「本無才學，又喜歡向人誇耀，適成獻醜」的意思。54為甚麼元代之後中國天文學衰落?55專制•秦始皇(公元前~221年)名嬴政，人民要忌說與皇帝名“政”同音的字，所以改叫「正月」為“禎月”。•嫦娥本稱「姮娥」，因為漢文帝(公元前~179年)叫劉恒，以後姮娥就改作嫦娥了。•只有天子(皇帝)才有權通天，所以歷代皇帝都嚴禁民間私習天文，到清代才逐漸開放。•明清統治者設“文字獄”迫害異己的知識份子。56「熒惑守心」表示皇帝有凶兆，漢代丞相翟方進因此代君而死。短片，故事在~12:00。偽造天象：古記載有23次「熒惑守心」，其中17次是偽造的。57雖然中國古籍有許多天象記載，但欠缺幾何的量化。舉頭望明月，大如五寸鏡。謂眾目皆然，圓規有一定。忽聞小如杯，兒語實駭聽。因之遍諏訪，令各說圍徑。細比半兩錢，大至尺口罄。始知眼光異，塵根有殊性。譬如長短視，遠近相去瓊。花看霧中昏，毫察秋來炳。即事悟學功，格物非易竟。老夫年七十，識月猶未竟。如何執成見，輒負鑒裁柄。引述清趙翼在甌北集的詩(詩作於十八世紀末)58當十七世紀歐洲文藝科學起飛時，中國只有湯若望、南懷仁等教士傳入西方天文學，