我國古代的天文學

◎ 中國古代的天文學

　　天文學是人類文化史上最早的科學，因為天空包著大地，比地面遠處的景物更易觀察，而人生禍福，初民多以為與天象有關，所以更加費心地去觀察並記錄。
　　我國古代天文成就在許多著作裏均詳細探討過，所以本文重點不再重複專家所言，只敘述古籍中的天文觀念。我國自黃帝命羲和占日，常儀占月、鬼臾區占星氣，對於天文已有專門的研究了，再經歷唐堯、虞舜、夏朝、殷商各代，已很難稽考當時的成就，到周末，則已明瞭各行星軌道的不同，所以屈原《天問》有云：『圜有九重，孰營度之。』
　　古人認為地球是宇宙中心，太陽位於一重天，水星是二重天，金星三重天，月球（太陰）四重天，火星（熒惑）五重天，木星（歲星）六重天，土星（填星）七重天，而恆星（列宿）位於八重天，第九重是宗動天。
　　現在我們知道地軸傾斜約二十三度，在古代以為是天體傾斜，所以《慎子》有云：『天形如彈丸，其勢斜倚。』至於慎子如何知曉天形如彈丸（圓形），就不得知了。有人謂周以前已知地為圓形，天包在地外，所以天也是圓形的，均完全符合現代天文學說。
　　《周髀算經》裏說過：『春分之日夜分，以至秋分之日夜分，極下常有日光；秋分之日夜分，以至春分之日夜分，極下常無日光。冬至夏至者，日道發歛之所生也，故日運行處極北，北方日中，南方夜半；日在極東，東方日中，西方夜半；日在極南，南方日中，北方夜半；日在極西，西方日中，東方夜半。』完全將四季四時的太陽方位及所造成的現象道出，與近代天文學相符合。
　　《周髀算經》可以看成是一部天文書，共兩卷，出於商、周之間，裏頭以商高定理（畢氏定理）度量天地的高及厚。並推演日月運行，又說過：『北極之下，不生萬物。北極左右，各有不釋之冰，物有朝耕暮獲。中衡左右，冬有不死之草，五穀一歲再熟。』意指北極附近為冰所覆，半年夏天半年冬夜，在夏天種植之物到冬天可收成；而在赤道（中衡），五穀一年可收成兩次。
　　《呂氏春秋》也說過：『冬至日行遠道，夏至日行近道，乃參於上，當樞之下無晝夜。』指冬至時太陽光直射至南半球之最遠處（南回歸線），夏至時太陽直射至北回歸線，而在兩極（樞）處常半年無晝夜之分。
　　我國以農立國，治定曆法為古代的要務。我們現已知地球繞日一周要三六五又四分之一日，在《堯典》中已記載：『帝曰：「咨汝羲暨和，期三百有六旬有六日。」』
　　月的盈虧最容易觀察，所以古人多以月象來製定曆法，月繞地球一周為 27.312 日，但同時隨地球繞日，所以自新月到下次新月的時間為 29.531 日，歷法家稱為『合朔』，所以夏曆有大小之別，大月 30 日，小月 29 日，平均每月 29.5 日，與實際差 0.031 日，必須每三年多置一個閏月以作補正，故《堯典》有云：『以閏月定四時成歲。』
　　黃帝時候，已知用測漏的方法來定時間，到周朝則設官執掌此責，因『周禮夏官』有云：『挈壺氏縣壺以水火守之，分以日夜。』就是用有一百條刻畫的漏壺盛水定時間。在冬至，晝間漏四十刻，夜間漏六十刻。夏至時剛好相反。春分秋分時則各為五十刻。
　　到了秦朝，分晝時為七，即旦、朝、禺、中、晡、夕、昏。分夜時為五，即甲乙丙丁戊。此方法沿用至漢朝。
　　古人認為北極是天的樞紐，赤道是天的中紘；太陽運行的軌道為黃道，黃道的極是黃極，黃極繞著北極，而黃道和赤道有相交的地方。
　　《堯典》說過：『在璿璣玉衡以齊七政。』《周髀算經》也云：『欲知北極，樞璿周四極，常以夏至夜半時，北極南遊所極。……此北極璿璣四遊正北極，璿璣之中，正北天之中。』可見古人已知黃極每晝夜繞赤極一周，正符合現化天文學的觀點。
　　《周禮》也曾談到一種測日影的工具，稱為『土圭』，在《春官典瑞》上有云：『土圭以致四時日月。』
　　《地官司徒》也說過：『以土圭之法，測土深，正日景，以求地中。日南則景短多暑，日北則景長多寒，日東則景夕多風，日西則景朝多陰，日至之景尺有五寸，謂之地中。』
　　古人以地的東西方向為廣，南北方向為深，測土深就是測量南北距離。可見古人已知用日影長度之三角形法來測量地面距離，其原理沿用迄今，無論數學、測量學、航海學、天文學均依此法而延伸其應用範圍。