天 文 學(xué)教學(xué)課件

天文學(xué)

中國古代的天象紀(jì)事一、黑子的記錄1.

黑子是太陽表面的氣體漩渦，由于其溫度比太陽其他部分的溫度低，所以其光芒也較其他處幽暗一些，從地球上看仿佛是太陽表面出現(xiàn)了黑色的斑點或斑塊，所以又稱日斑。關(guān)于太陽黑子，中國有世界上最早的觀測記錄。大約在公元前140年前的《淮南子》一書中就有“日中有踆烏”的記述?，F(xiàn)今世界公認的最早的關(guān)于太陽黑子的記錄，是載于《漢書·五行志》中的河平元年（公元前28年）3月出現(xiàn)的太陽黑子：“河平元年……三月乙未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央?！边@一記錄將黑子出現(xiàn)的時間與位置都敘述得比較詳細、清楚。彗星的記錄2.這一時期指14世紀(jì)中葉明王朝建立到明末的1582年，中國數(shù)學(xué)除珠算外出現(xiàn)全面衰弱的局面。13世紀(jì)的考試制度中已刪減數(shù)學(xué)內(nèi)容，明代大興八股考試制度等。而一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，不少中外數(shù)學(xué)家仍在探討研究。明代最大的成就是珠算的普及，出現(xiàn)了許多珠算讀本，及至程大位的《直指算法統(tǒng)宗》（1592年）問世，珠算理論已成系統(tǒng)，標(biāo)志著從籌算到珠算轉(zhuǎn)變的完成。但由于珠算流行，籌算幾乎絕跡，建立在籌算基礎(chǔ)上的古代數(shù)學(xué)也逐漸失傳，數(shù)學(xué)發(fā)展出現(xiàn)長期停滯。日食的記錄3.日食是一種太陽被月球遮蔽的現(xiàn)象。當(dāng)月球在繞地球運行的過程中，有時會走到太陽和地球中間，這時月球的影子落到地球表面上，位于影子里的觀測者便會看到太陽被月球遮住，這就是日食?！稌?jīng)·胤征篇》記載了“乃季秋月朔，辰弗集于房，瞽奏鼓，嗇夫馳，庶人走”，描述了夏代仲康元年日食發(fā)生時人們驚慌失措的場面。《詩經(jīng)·小雅》中還以詩歌的形式記載了發(fā)生的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之?！睆奈覈呵飼r期到清代同治十一年（1873年）的2000多年間，有記載的日食共985次，其中年月不符、無日食可考的僅有8次，不及總數(shù)的1%。流星的記錄4.這一時期指14世紀(jì)中葉明王朝建立到明末的1582年，中國數(shù)學(xué)除珠算外出現(xiàn)全面衰弱的局面。13世紀(jì)的考試制度中已刪減數(shù)學(xué)內(nèi)容，明代大興八股考試制度等。而一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，不少中外數(shù)學(xué)家仍在探討研究。明代最大的成就是珠算的普及，出現(xiàn)了許多珠算讀本，及至程大位的《直指算法統(tǒng)宗》（1592年）問世，珠算理論已成系統(tǒng)，標(biāo)志著從籌算到珠算轉(zhuǎn)變的完成。但由于珠算流行，籌算幾乎絕跡，建立在籌算基礎(chǔ)上的古代數(shù)學(xué)也逐漸失傳，數(shù)學(xué)發(fā)展出現(xiàn)長期停滯。新星和超新星的記錄5.某些通常很暗的星星，突然爆發(fā)出比原來的亮度強幾千到幾百萬倍的光，叫新星；有的亮度增強到一億乃至幾億倍，叫超新星。以后它們又逐漸暗弱下去，好像在星空中做客一般，所以被古人稱為“客星”。我國對新星和超新星的出現(xiàn)早有記載。商代甲骨卜辭中就記載了大約公元前14世紀(jì)出現(xiàn)于天蝎座α星附近的一顆新星。《漢書·天文志》中記載有：“元光元年五月，客星見于房?！边@記錄的是公元前134年出現(xiàn)的一顆新星，這顆新星是中外史書中均有記載的第一顆新星，與其他國家的記載相比，我國的記載不僅寫明了時間，還寫明了方位，因此法國天文學(xué)家比奧在著《新星匯編》時把《漢書》的記載列為首位。

中國古代的天象紀(jì)事二、渾儀、簡儀1.

渾儀是以渾天說為理論基礎(chǔ)制造的測量天體的儀器。我國渾儀的發(fā)明大約是在公元前4世紀(jì)至公元前1世紀(jì)之間（戰(zhàn)國中期至秦漢時期）。早期的渾儀比較簡單，經(jīng)過歷代天文學(xué)家的改進，到了唐代，天文學(xué)家李淳風(fēng)設(shè)計了一架比較精密完善的渾天黃道儀。整個儀器分為三層：外層叫六合儀，包括地平圈、子午圈和赤道圈；中層叫三辰儀，由白道環(huán)、黃道環(huán)和赤道環(huán)構(gòu)成；里層叫四游儀，包括一個四游環(huán)和窺管?，F(xiàn)存明制渾儀基本就是這種結(jié)構(gòu)，所不同的是取消了三辰儀中的白道環(huán)，而加上了二分環(huán)和二至環(huán)。但渾儀的圈環(huán)過于復(fù)雜，遮掩天區(qū)，影響觀測。（一）中國古代的天體測量儀器渾象、假天儀2.渾象是一種表演天體視運動的儀器。它把太陽、月亮、二十八宿等天體及赤道和黃道都繪制在一個圓球面上，能使人不受時間限制，隨時了解當(dāng)時的天象。白天可以看到當(dāng)時在天空中看不到的星星和月亮，而且位置不差；陰天和夜晚也能看到太陽所在的位置。用它能表演太陽、月亮及其他星象東升和西落的時刻、方位，還能形象地說明夏天白天長、冬天黑夜長的道理等。我國的第一架渾象是公元前70—前50年耿壽昌創(chuàng)制的。后來，歷代都十分重視渾象的制造工作，張衡、僧一行、蘇頌等許多天文學(xué)家都曾進行過設(shè)計，這些實物現(xiàn)在都沒有了，僅存的清代天體儀可算是古代渾象的仿制品。水運儀象臺3.水運儀象臺由蘇頌（1020—1101年）和韓公廉（生卒年不詳）等人設(shè)計建造，完成于北宋元祐三年（1088年）。它不僅是一只機械鐘，還是一件將渾儀、渾象和報時裝置集合在一起的大型天文儀器。據(jù)文獻記載，水運儀象臺高約12米，寬約7米，外形上狹下寬。水運儀象臺共分三層，以扶梯上下。水運儀象臺建成約40年后，北宋滅亡，都城汴梁被金兵攻陷，水運儀象臺也隨之被毀。南宋時期，曾多次試圖重建，但均以失敗告終。水運儀象臺是中國古代科技史上的一項非凡創(chuàng)舉，它的驅(qū)動系統(tǒng)中的天衡裝置與歐洲17世紀(jì)出現(xiàn)的錨狀擒縱器在設(shè)計原理上非常相似，以至于著名學(xué)者李約瑟（1900—1995年）認為水運儀象臺“可能就是歐洲中世紀(jì)天文鐘的直接祖先”。高表、景符4.我國古代傳統(tǒng)的日影測量一般是用八尺高豎立的表尺。為提高測影精度，增高表長和改善測影方法是兩大途徑，元代郭守敬在這兩方面都取得了巨大的成功。從理論上講，日中時，橫梁的影子應(yīng)投到圭面上，但由于表高影淡，實際上是不能輕易見到影子的。為使影子清晰可辨，郭守敬利用小孔成像的原理，設(shè)計成了小巧靈便的景符，令景符在圭面上南北移動，當(dāng)橫梁的影子正好平分米粒大小的太陽像圓面時，由影子所擋之處，就可讀得四丈高表的影長值。高表和景符的創(chuàng)制和應(yīng)用，對有關(guān)天文數(shù)據(jù)測算產(chǎn)生了深遠的影響。（二）中國古代的天體測量成果我國古代取得了大量的天體測量成果，為后人留下了很多珍貴的星表、星圖。星表是把測量出的恒星的坐標(biāo)加以匯編而成的。大約在公元前4世紀(jì)的戰(zhàn)國時代，魏人石申編寫了《天文》一書，共8卷，后人稱之為《石氏星經(jīng)》。星圖是天文學(xué)家觀測星辰的形象記錄，它真實地反映了一定時期內(nèi)，天文學(xué)家在天體測量方面所取得的成果。同時，它又是天文工作者認星和測星的重要工具，其作用猶如地理學(xué)中的地圖。

中國古代的天文歷法三、中國古代天文學(xué)的最主要組成部分是歷法，換句話說，歷法是中國古代天文學(xué)的核心。中國古代歷法不單純是關(guān)于歷日制度的安排，它還包括對太陽、月亮和土、木、火、金、水五大行星的運動及位置的計算，恒星位置的測算，每日午中日影長度和晝夜時間長短的推算及日月交食的預(yù)報等廣泛的課題。從某種意義上講，中國古代歷法的編算相當(dāng)于近現(xiàn)代編算天文年歷的工作。為此，我國古代天文學(xué)家展開了一系列的觀測與研究活動，如對歷法諸課題的共同起算點——歷元的選定，對一個又一個天文學(xué)概念的闡述，對種種天文常數(shù)的測算、各種天文數(shù)表的編制，對具體推算方法、天體測量方法和數(shù)學(xué)方法的抉擇和改進等，這些構(gòu)成了中國古代歷法的基本框架和主要內(nèi)容。所謂歷法，簡單地說就是根據(jù)天象變化的自然規(guī)律來計量較長的時間間隔、判斷氣候的變化、預(yù)示季節(jié)來臨的法則。根據(jù)月相圓缺變化的周期（朔