秦汉天文

秦汉时期是中国古代天文学体系的形成时期。这个体系，以“观乎天文以察时变”(《易·彖·贲》)为指导思想，以天文观测为主要依据，以修订历法为中心内容，推动了天文学的全面发展。在天文观测方面，秦汉时期取得很多突出的成就。就星象（日月星辰的现象）观测而言，不仅注意观测正常星象，测得日月交食期和五星行度及其会合周期等项比较精确的数据，而且特别重视观测异常星象，在世界历史上第一次记录了太阳黑子的现象，《汉书·五行志》对太阳黑子出现的时间、形象、大小和位置都作了清晰的叙述。新星和超新星的明确记录也是首见于汉代。《汉书·天文志》记录了世界上最著名的第一颗新星，并注明日、月及方位，远比西方记录齐备。《后汉书·天文志》还有关于世界上最早的超新星记录，描述了它的形状、色彩及持续的时间。对各种星象观测的记录也都力求精细，从《汉书》中《帝纪》、《天文志》、《律历志》等对日食的观测，就记录有发生日期、食分、方位、亏起方向、初亏和复圆等多项资料。对彗星的记录，从其运行路线、视行快慢以及相应的时间都用生动、简洁的文字描绘出来。对极光的记录，无论数量还是质量，都比前代增加和提高。就气象（地球大气层内所发生的现象）观测而言，观测的对象极其广泛，风、云、雨、雾、电、雷、雪、雹、霜都是当时观测的重要内容，如《京房风角》就以“风来处远近”而论风力的缓急，并出现了用8个天子、12个地支和4个卦名组成的24种风向。董仲舒的《雨雹对》和王充《论衡》的《说日》、《感虚》等篇还提出了云、雨、雷、电等形成的原因和水分循环理论，符合近代的科学原理。气象观测并被列入政府的律文。如湖北云梦秦简中有关农业生产的律文规定：“稼已生后而雨，亦辄言雨少多，所利顷数”，汉代也要求“自立春至立夏尽立秋，郡国上雨泽”，即在整个农作物生长期，各地都要向中央报告降雨情况。秦汉天文观测推动了观测仪器的制造和使用。汉文帝后元三年(前161)立仪表测定日影的长短。汉武帝(前140—前87)时立晷仪，下刻漏测二十八宿以定四方；落下闳改进古代浑仪，鲜于妄人度量记录，并以此重新测量于二十八宿的距离。汉宣帝(前73—前49)时，耿寿昌用铜铸成了演示天象的浑天仪（类似现今所谓的天球仪），这是中国天文仪器史上的一个创举。汉和帝(89—105)时，贾逵、傅安等人造成黄道铜仪，用黄道坐标取代西汉时使用的赤道坐标。由于月球运行的轨道非常接近黄道，从而提高了日、月行度的观测精度，这是中国天文学界使用黄道坐标的开始。汉顺帝(126—144)时，张衡创制了水运浑天仪，不仅把浑天说形象化，成为近代天象仪的先驱，而且又是最早利用漏壶的水来控制的天文仪器，对后世利用水力驱动的计时仪器，有很大的启发。他还造候风地动仪，成功地测得陇西地震，这是世界上第一架地震仪，把秦汉天文仪器的制造推向了高潮。此外，汉代已用多种风信器观测风向，发明“悬土炭”等方法观测湿度等。秦汉天文观测为秦汉历法提供了数据，汉代的四次历法改革，就反映了当时天文观测的最新成果。它采用的回归年、朔望月、交点月、行星会合周期等天文数据都相当精确，在世界上处于领先地位，如太初历、三统历、四分历、乾象历所测五星行度和会合周期，都和今值接近，而四分历所测水星的会合周期为115.87日，几乎和今值一致。汉代虽还不知道岁差，但经过多年观测，已在历法中显示这种现象，如春秋战国时测定冬至点在牵牛初度，到了刘歆编三统历相隔约三百多年，冬至相差四度多，所以他说“冬至在建屋”，后又犹豫其辞地说：“冬至进退牛前四度五分。”到了贾逵主持编乾象历的时代，又过了七十多年，所以他明言：“冬夏至不及太初五度，冬至在斗二十一度又四分度之一。”当东汉初年，李梵、苏统等人发现月球的不均匀运动的现象后，立即被应用到编历中。乾象历首次利用这一发现于交食的推算，纠正了四分历按早朔法决定历面的大小月，使得历面所载与月相实际不相符合的缺陷，这是中国历法从日、月、行星均匀运动的理论向不均匀运动理论过渡的起点。秦汉天文观测引起了对天体的探讨。这种探讨包括天体演化和天体结构两个方面。中国的天体演化理论严格说来，应该是从汉代的《淮南子》开始的，其后是纬书《周易·乾凿度》。《白虎通》和《灵宪》基本上是抄袭《乾凿度》。其基本思想是认为，天地有个开始，它是从混沌到明朗的逐步形成和逐步演化的过程。汉代天体结构理论，有盖天说、浑天说和宣夜说三家。它们的思想渊源都可以追溯到春秋战国时期。西汉初年流行的盖天说是历史上的第二次盖天说，载于《周髀算经》。但其关于日月星辰附着天体而平转的观念，关于天高地卑的观念，已被越来越多的天文观测事实所否定。经过西汉落下闳、鲜于妄人、耿寿昌、扬雄等人的努力，到东汉的张衡建立了系统的浑天说，载于《浑天仪图注》。以天地浑然一体，以及天球自上而下地旋转等观点，与盖天说展开争论，促进了天文历法的进步。由于张衡制造了用以演示天象的浑天仪，使浑天说产生了广泛的影响，在中国天文学界长期居于主导地位。东汉初年，郄萌还根据先师的传授提出了宣夜说，载于《晋书·天文志》。以天体是没有形质的、无限的空间，各有其运动规律的观点，显示出自己的先进性，但它对天体运动的规律缺乏形象地、具体地论证，故其影响远不及浑天说。汉代天文学著作非常丰富。司马迁的《史记》有《天官书》，专记天象，另有《历书》，专记历法；这是第一次把天文历法记入国史。刘安的《淮南子·天文训》，篇首，论天地起源，借用“无中生有”的观点，揭开了中国宇宙论的序幕。篇内记载天文历法、候星测影、风雨气候、度量衡以及阴阳五行等；它不仅记载汉初学说，而且远及汉代以前，故可以用来质证《周礼》、《左传》、《史记》的《天官书》、《历书》、《律书》所载三代古术。此外，《汉书·天文志》、《律历志》、《五行志》，张衡的《浑天仪图注》、《灵宪》，扬雄的《太玄经》等都是当时重要的天文著作。