中國(guó)古代天文學(xué)家

趙之珩

如果讓同學(xué)們?cè)谥袊?guó)古代的天文學(xué)著作中挑選一本成就最突出的，那么答案一定五花八門。不過要問中國(guó)天文史上現(xiàn)存最早的著作，那么毫無(wú)疑問，《甘石星經(jīng)》這本書會(huì)是唯一的答案。

“甘石”并不是一個(gè)人，而是兩位天文學(xué)家的合稱——甘德和石申，他們都是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的天文學(xué)家，也都在天文學(xué)領(lǐng)域有獨(dú)到的見解和突出的成績(jī)。后人將甘德的《天文星占》和石申的《天文》合稱為《甘石星經(jīng)》，這是世界上僅晚于《巴比倫星表》的天文學(xué)著作。

石申

石申又叫石申父、石申夫、石申甫，是戰(zhàn)國(guó)中期魏國(guó)的天文學(xué)家，大約生活在公元前400年。他的著作《天文》八卷和《渾天圖》在中國(guó)和世界天文學(xué)史上都占有重要地位，為了紀(jì)念他的功績(jī)，月球背面有一座環(huán)形山被命名為“石申環(huán)形山”。

石申非常重視天文觀測(cè)，為了準(zhǔn)確測(cè)定天體的坐標(biāo)，他在自己的“ 觀星臺(tái)”上自制了一個(gè)“天體測(cè)量?jī)x”：在地平面上畫一個(gè)周長(zhǎng)為365.25尺的大圓圈，這個(gè)數(shù)字正好與一年的天數(shù)相等，圓弧的一尺約等于現(xiàn)在的一度。通過中心的一條正南正北線是“子午線”，一條正東正西線是“卯酉線”。在圓的中心設(shè)立一個(gè)“定標(biāo)”，圓周上設(shè)立一個(gè)“游標(biāo)”，可以根據(jù)需要在圓上移動(dòng)。每當(dāng)定標(biāo)和游標(biāo)以及要測(cè)量的星星三者排成一線時(shí)，就可以從定標(biāo)上測(cè)量該星的經(jīng)度，從游標(biāo)上測(cè)量緯度。這個(gè)儀器很像后來(lái)出現(xiàn)的渾儀，石申用它測(cè)量了120顆星在天空中的坐標(biāo)，準(zhǔn)確地測(cè)定了它們的經(jīng)度和緯度，再把它們和相鄰的星星用假想的直線連接起來(lái)，創(chuàng)造了120 個(gè)星宿（星座）。他把這些觀測(cè)成果制成了一部《石氏星表》，這個(gè)星表比西方最早的《托勒密星表》還早出現(xiàn)幾百年，在世界天文學(xué)史上占有重要地位。

石申不但把測(cè)定的恒星準(zhǔn)確位置編制成了星表，還繪制了一幅精美的星圖，為天文觀測(cè)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。石申在這個(gè)基礎(chǔ)上大施拳腳，取得了很多成績(jī)。

①“黃赤交角”最早的測(cè)量者。

石申利用他的觀測(cè)儀器，測(cè)量了太陽(yáng)在一年中的運(yùn)行軌道，這個(gè)軌道叫作“黃道”（意思是“光明之路”）。經(jīng)過多次測(cè)量，石申發(fā)現(xiàn)黃道相對(duì)于天赤道是傾斜的，他測(cè)得的傾斜角相當(dāng)于今天的23° 21′。這與當(dāng)時(shí)的實(shí)際數(shù)據(jù)23° 44′僅僅差了23′，可見他的觀測(cè)儀器精度之高。（現(xiàn)在的黃赤交角為23° 26′。）

②首次發(fā)現(xiàn)了行星的“逆行”。

通過觀測(cè)，石申看到天空有金、木、水、火、土5 顆行星在眾多的恒星之間不停地運(yùn)行，他準(zhǔn)確地測(cè)量了行星運(yùn)行的路線。這些行星在大多數(shù)的時(shí)間里，在天球上的運(yùn)行方向是向東的，叫作“順行”。但有些行星在向東運(yùn)行了一段時(shí)間之后，卻會(huì)轉(zhuǎn)過頭來(lái)向西運(yùn)行，這叫作“逆行”。在“逆行”了一段時(shí)間之后，它們又會(huì)恢復(fù)“順行”。行星就是這樣周而復(fù)始地變著運(yùn)行路線的。

③首次發(fā)現(xiàn)了“太陽(yáng)黑子”“日冕”和“日珥”。

我們都知道，在進(jìn)行天文觀測(cè)的時(shí)候，一定不要用肉眼直視太陽(yáng)，即使是觀看日偏食也必須用濾光片過濾陽(yáng)光。但是石申在沒有濾光片的古代，利用一些特殊的時(shí)間和天氣用肉眼仔細(xì)觀測(cè)了太陽(yáng)。譬如早晨太陽(yáng)剛剛升出地平線，或者遇到大霧的時(shí)候。石申留下了最早的“黑子記錄”，他記錄道：“日中有立人之像。”

不僅如此，石申還發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)邊緣的“日冕”。日冕是太陽(yáng)最外面的一層大氣，很像是給太陽(yáng)扣上的一頂銀白色帽子，故而叫作“日冕”。石申記錄道：“有氣青赤立在日之上，名為‘冠?！惫糯肮凇焙汀懊帷笔峭ㄓ玫?，故而我們一直用到今天的“日冕”這個(gè)詞，就來(lái)自石申的記錄。不過，相對(duì)來(lái)說(shuō)，日冕的觀測(cè)難度很高，不知道他是怎樣發(fā)現(xiàn)日冕的，會(huì)不會(huì)是在“日全食”的時(shí)候發(fā)現(xiàn)的呢？

更奇怪的是，石申還發(fā)現(xiàn)了“日珥”。日珥是升騰在太陽(yáng)表面的火舌狀的物質(zhì)，呈現(xiàn)出暗弱的赤紅色，平時(shí)肉眼不能看到，只有使用分光儀或日全食的時(shí)候才能看到?？磥?lái)，石申一定不止一次地看到了日全食。

④總結(jié)月球的運(yùn)行規(guī)律。

石申發(fā)現(xiàn)，月球在天空運(yùn)行的軌道并不是規(guī)規(guī)矩矩地與黃道重合，而是有“偏離”的傾向。他記錄道“月行乍南乍北”，就是說(shuō)有時(shí)在黃道以南，有時(shí)在黃道以北。這一發(fā)現(xiàn)為后人發(fā)現(xiàn)月球運(yùn)行的“白道”打下了基礎(chǔ)。實(shí)際上，白道與黃道并不在一個(gè)平面上，而是有一個(gè)約5° 9′的傾角。他還發(fā)現(xiàn)月亮的運(yùn)行速度并不是始終不變的，有時(shí)“月行急”，有時(shí)“月行緩”。沒錯(cuò)，這正是因?yàn)樵铝羾@地球運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，距離地球近時(shí)會(huì)快一些，遠(yuǎn)時(shí)會(huì)慢一些。

⑤為彗星命名。

石申對(duì)不定時(shí)出現(xiàn)的彗星進(jìn)行了觀測(cè)，他用“索”（繩子）“拂星”（輕輕甩動(dòng)的樣子）“掃星”（笤帚）和“彗星”（大掃帚）四個(gè)名詞給彗星歸類。后來(lái)，它們被統(tǒng)稱為“彗星”。

在兩千多年前，石申僅憑著一架自制天文儀器和一雙肉眼，就有了這些傳于后世的天文發(fā)現(xiàn)，實(shí)在令人佩服。他的名字能夠進(jìn)入“月宮”，真是實(shí)至名歸！

甘德

甘德是生活在公元前三百多年齊國(guó)的天文學(xué)家，著有《天文星占》《歲星經(jīng)》等書，在恒星區(qū)劃和命名、行星運(yùn)行與會(huì)合周期等方面有突破性的貢獻(xiàn)。

甘德在石申《石氏星表》的基礎(chǔ)上創(chuàng)造了星體定位的“甘氏四七法”。所謂“四七法”， 就是把天空中的恒星劃分為東、南、西、北四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域又分為七個(gè)部分。這樣就把天空分成了“二十八宿”，也就是二十八個(gè)大區(qū)域，并且規(guī)定了每一星宿“距度”（距離春分點(diǎn)的度數(shù)），為測(cè)量一切天體的坐標(biāo)和運(yùn)行的狀況布下了一張“天網(wǎng)”，也為以后的天文觀測(cè)打下了基礎(chǔ)。

甘德還在石申發(fā)現(xiàn)的“行星逆行”的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)行的“會(huì)合周期”。甘德也對(duì)行星運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀測(cè)和定量的研究。他發(fā)現(xiàn)了火星和金星的逆行現(xiàn)象，指出“去而復(fù)還為勾”“再勾為巳”，把行星從順行到逆行再到順行的視運(yùn)動(dòng)軌跡十分形象地描述為“巳”字形。其中火星的亮度變化最為明顯，甘德經(jīng)過了多年的觀測(cè)記錄和精密的計(jì)算之后，得出火星的逆行平均每過587.25 天就有一次，他把這種同一天象再次出現(xiàn)的時(shí)間稱為“回歸周期”。他測(cè)出的火星回歸周期比實(shí)際的數(shù)值583.9 天僅差了3.35 天，誤差僅為千分之六。他還用同樣方法測(cè)得木星回歸周期為400 天（ 實(shí)際為398.9 天） 。

更有意思的是，甘德還看到了木星的衛(wèi)星。在《唐開元占經(jīng)》引錄甘德的論著提到木星時(shí)，有這樣一句話：“若有小赤星附于其側(cè)”，這說(shuō)明甘德在伽利略之前近兩千年就已經(jīng)用肉眼觀測(cè)到木星的衛(wèi)星了，他也成了第一個(gè)留下了木星衛(wèi)星觀測(cè)記錄的天文學(xué)家。

石申與甘德的研究一脈相承，在諸多領(lǐng)域取得了非常重要的成果，開了我國(guó)古代天文學(xué)的先河，促進(jìn)了以觀測(cè)為主的天文學(xué)在我國(guó)的誕生，對(duì)后世產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，每一位喜歡天文的孩子都要記住他們喲！