在個人成長的多個環節中，說到論文，大家肯定都不陌生吧，論文一般由題名、作者、摘要、關鍵詞、正文、參考文獻和附錄等部分組成。那麼你知道一篇好的論文該怎麼寫嗎？以下是小編整理的天文學論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
天文學論文 篇1
天文學它一開始就同人類的勞動和生存密切相關。遠古時候，人們為了根據生活的需要而對太陽、月亮和星星進行觀察，確定它們的位置、找出它們變化的規律，並據此編制曆法，因此說天文學是最古老的自然科學學科之一。
古代的天文學家因為沒有可以憑藉的工具，只能靠肉眼觀察天空。我國自古以農耕為主，春種秋收，季節最為重要。中國古代天文學家用來觀測星象最重要的工具是渾儀。在望遠鏡發明以前，渾儀是世界上最先進的天文觀測工具。（現今存世最早的渾儀是明代正統七年（1442）製成的，陳列在南京紫金山天文臺）
公元二世紀時，古希臘天文學家托勒密提出的地心說，這一學說統治了西方對宇宙的認識長達1000多年。十六世紀，波蘭天文學家哥白尼提出新的宇宙體系的理論——日心說，天文學的發展進入了全新的階段，使天文學擺脫宗教的束縛，並在此後的一個半世紀中從主要純描述天體位置、運動的經典天體測量學，向著尋求造成這種運動力學機制的天體力學發展。到了1610年，義大利天文學家伽利略獨立製造折射望遠鏡，成為最早使用望遠鏡研究太空的人之一。人類第一次通過望遠鏡觀察到了太陽黑子、月球和其他一些行星表面的狀況。在同時代，牛頓創立牛頓力學，使天文學出現了一個新的分支學科----天體力學。天體力學誕生使天文學從單純描述天體的幾何關係造成天體運動的原因的新階段，在天文學的發展歷史上，是一次巨大的飛躍。19世紀中葉天體攝影和分光技術的發明，使天文學家可以進一步深入地研究天體的物理性質、化學組成、運動狀態和演化規律，從而更加深入到問題本質，從而也產生了一門新的分支學科天體物理學。這又是天文學的一次重大飛躍。20世紀50年代，無線電望遠鏡開始應用。到了20世紀60年代，取得了稱為“天文學四大發現”的成就：微波背景輻射、脈衝星、類星體和星際有機分子。而與此同時，人類也突破了地球束縛，可到天空中觀測天體，通過發射的航天探測器來了解某些太空資訊。。除可見光外，天體的紫外線、紅外線、無線電波、X射線、γ射線等都能觀測到了。這些使得空間天文學得到巨大發展，也對現代天文學產生很大影響。
宇宙中的物質開始是聚集在一個小的體積內，溫度很高。而隨著宇宙的膨脹溫度逐步下降，大約3分鐘後質子與中子開始結合形成輕元素氫和氦，即今天宇宙中主要的兩種物質組成，其比重是氫佔77%，氦佔23%。根據宇宙大爆炸學的觀點，在宇宙年齡約10年時星系開始形成，並逐漸演化為今天的樣子。
在眾多的恆星中，最後可能形成三種產物，即白矮星、中子星或黑洞。
在20xx年8月24日在捷克首都布拉格舉行的第26屆國際天文學大會中確認了矮行星的稱謂與定義，關於矮行星的描述如下：
1、以軌道繞著太陽的天體；
2、有足夠的質量以自身的重力克服固體應力，使其達到流體靜力學平衡的形狀（幾乎是球形的）；
3、未能清除在近似軌道上的其它小天體；
4、不是行星的衛星，或是其它非恆星的天體。在行星的基本定義上，科學家們大致上認同這樣的說法：直接圍繞恆星執行的天體，由於自身重力作用具有球狀外形，但是也不能大到足夠讓其內部發生核子融合。矮行星的家族成員有冥王星、卡戎星、齊娜星、穀神星。矮行的基本特點是外幔和表面由冰凍的水和氣體元素組成的一些低熔點的化合物組成，有的其中混雜著的一些由重元素化合物組成的岩石質的礦物質，厚度占星體半徑的比例相對較大，但所佔星體相對質量卻不大，內部可能有一個岩石質佔主要物質組成部分的核心，占星體質量的絕大部分，星體體積和總質量不大，平均密度較小，一些大行星的衛星也具有這種類似冰矮星的結構。
中子星（neutronstar）又名波霎。它是恆星演化到末期，經由重力崩潰發生超新星爆炸之後，可能成為的少數終點之一。簡而言之，即質量沒有達到可以形成黑洞的恆星在壽命終結時塌縮形成的一種介於恆星和黑洞的星體，其密度比地球上任何物質密度大相當多倍。中子星的表面溫度約為一百一十萬度，輻射χ射線、γ射線和和可見光。中子星有極強的磁場，它使中子星沿著磁極方向發射束狀無線電波（無線電波）。中子星自轉非常快，能達到每秒幾百轉。中子星的磁極與兩極通常不吻合，所以如果中子星的磁極恰好朝向地球，那麼隨著自轉，中子星發出的無線電波束就會像一座旋轉的燈塔那樣一次次掃過地球，形成無線電脈衝。人們又稱這樣的天體為“脈衝星”。
天文學家稱由於恆星死亡形成的天體為恆星級黑洞。一般認為，宇宙中的大多數黑洞是由恆星坍縮形成的。此外，在許多恆星系的中心也有一個因引力坍縮而形成的超大質量黑洞，比如在類星體星系的中心。在宇宙誕生初期可能曾經形成過很多微型黑洞（太初黑洞），這些黑洞的體積很小，質量相當於一座大山,黑洞本身不可見，但可以用至少兩種方法檢測出它的存在。當一個黑洞吸引塵埃、氣體或恆星時，它的強大引力會把這些物質撕碎成原子微粒，原子微粒會從黑洞的邊緣沿螺旋線墜向中心，速度會越來越快，直至達到每秒九百多公里。當物體被黑洞吞沒時，會因為互相碰撞而使溫度上升到幾百萬度，併發出χ射線和γ射線。在宇宙中，只有黑洞能使物體在密集的軌道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才會以這種方式發射χ射線和γ射線。任何物質或輻射到達黑洞邊緣，越過它的視界就永遠消失了。在黑洞的奇點附近，現有的任何物理定律都是不適用的。黑洞的奇點和我們現已認識的宇宙中的所有物質狀態截然不同。到目前為止，還沒有任何科學方法能用來測量黑洞。
隨著人類社會的發展，天文學的研究物件從太陽系發展到整個宇宙。天文學的研究範疇和天文的概念也在不斷髮展和更新。通過天文學基礎知識的學習，我們對天文學的定義、研究方向、研究領域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統的瞭解。它豐富了我們的天體知識體系，也拓寬了我門的知識面。我期待天文學取得更大的進展，也期待我國的天文學科學發展越來越好。
天文學論文 篇2
天文學是自然科學六大基礎學科之一，它推動了人類社會的進步和科技的發展。天文學對於提高民族素質、培養創新精神及科學的思維方法，建立正確的世界觀、宇宙觀方面有著不可替代的作用。普及天文知識，對破除迷信、反對偽科學也具有重要的科學意義。已開發國家及一些開發中國家的大學、中學都普遍開設了天文學課程。
現在，我們學校也同樣開設了天文學選修課,這為我們這些從小就對天文產生好奇、現在對天文依然抱有興趣的人開了一扇圓夢的視窗。
現在社會中，多數青年男女都熱衷於星座分析和配對等，根據星座來推斷一個人的性格，甚至根據一個人的星座來判定這個人是不是適合做自己的另一半。我不知道這是不是有科學依據，我覺得根據星座來斷定一個人太過武斷。在天文學的課堂上，關於星座老師給我們做了詳細的解析，它命名的由來和它們所處的位置，老師有他獨特的講課方式，內容豐富而不乏味，幾個小小的亮點組成圖形複雜的星組，人類的想法真是豐富到了極致。星座的說法來自西方，其命名是和西方神話有一定聯絡的。
九大行星，課堂上老師逐個做了解釋，所謂太陽系“九大行星”是歷史上流行的一種的說法，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。在2006年8月24日於布拉格舉行的第26屆國際天文聯會中通過的第5號決議中，冥王星被劃為矮行星，並命名為小行星134340號，從太陽系九大行星中被除名。所以現在太陽系只有八顆行星。
老師講課的重點是宇宙大爆炸。“大爆炸宇宙論”認為：宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。1929年，美國天文學家哈勃提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，並推匯出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。宇宙並非永恆存在而是從虛無創生的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學家曾經考慮過永恆宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在過去某個特定時刻創造的。
這個理論也經歷了很多演變，是現代人類通過一種假象加上研究和證據得出的理論。大約在50億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以後，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個過程是複雜的，現在只能從理論研究的基礎上描繪過去遠古的宇宙發展史。
天文學對於人類的意義絕非一個“不簡單”可以形容的。他的重要性也決不僅僅體現於我上面所說的幾個方面。天文學這一學科就像天空一樣廣袤無邊，人類要走的路還很長，要探索的旅程還很遠。而人是一切發現的原動力，所以對於天文學愛好者及專門從事天文學的職業工作者來說，任重而道遠！
天文學論文 篇3
摘要：長城是中國古代重要的邊防工程，在兩千多年長城的修建過程中，天文科技發揮著重要的指導作用。在本文的論述中，筆者從長城修建的天文學背景出發，將秦、明時期的長城形體分別與北斗七星和銀河進行比對，揭示了一系列長城在設計過程中可能蘊含的天文特徵，這些特徵充分反映出中國傳統宇宙現在建築工程方面的深刻影響。
關鍵詞：長城；天文學；星宿；銀河
中國長城是人類文明史上最偉大的建築工程之一，自春秋戰國至明清時期在中國北方疆域發揮著重要的戰略防禦功能。歷史上對長城有兩次大規模的修築時期，一是秦統一後連各國長城為一體所形成的秦長城；一是明朝在原長城基礎上重新規劃後修築的如今之格局的明萬里長城。歷代長城工程之浩繁，氣勢之雄偉，堪稱世界奇蹟。
長城的防禦作用是毋庸置疑的，但從戰略發展角度看，長城位於崇山峻嶺及不毛之地，僅僅出於防禦的需要來修建這樣的龐然大物的理由似乎過於單一。翻開歷史志書就會發現，中國曆代城池、建築在動土開工前無不仰觀天文、考察星象後進行全方位的規劃佈局，使城市、建築與天體之間形成某種特殊關聯。長城是歷代耗費巨資建造的重大的建築工程，它在建造之前是否考察天象並按照天體特徵進行規劃與佈局呢?長城還有其他的天文特徵麼?文章將做如下探討。
一、長城修建的天文學背景
中國人對天象的觀察由來已久，人們在天文觀測中瞭解了星辰起落、日月陰晴圓缺的奧祕，揭示了宇宙的一般執行規律，建立了指導日常生活的天文曆法。我國古代有世界上最豐富、最系統的天文觀測記錄。五帝之一的黃帝依靠對天象的觀察確定了陰陽、五行、十方和十二宮完整的天文體系，並在公元前2637年確定了中國曆法的開端，這些天文成就奠定了他崛起中原號令天下的基礎。商代甲骨文記錄著世界上最早的日食、月食和新星，並已採用干支紀年法。《周禮》對天體星象亦有記載，分設天、地、春、夏、秋、冬六官。西周時我國已用二十八星宿劃分周天。春秋時期的星官們創立“上天變異，州國受殃”說法，以天空中的星象變化來預測不同地區將要發生的吉、凶、禍、福，將各州、國與星空的區域互相匹配對應形成分野。其所載“保章氏”：“以星土辨九州島之地，所封封域皆有分星，以觀妖祥”即按分野來預卜各地吉凶。再如《論衡變虛篇》中“熒惑守心。熒惑，天罰也；心，宋分野也，禍當君”亦提到“宋”分野。《晉書天文志》載諸侯國分野如下表：
這些將天文與各州縣禍福相關聯的做法在歷代政策管理中起著重要的指導作用。河南馬王堆三號漢墓出土的公元前170年左右的帛書《五星佔》載有公元前246年至前177年間土星、金星、木星的空間位置以及金星的會合周期，充分反映了秦漢時期高度發達的天文觀測水平。
自古以來，那些掌握天文科技的星官們成為歷代政治中重要的決策者和參政者。考察天象並遵照天象旨意行事不但是中國傳統文化中最重要的一部分，還關係著人們對日常生活的安排，甚至左右著國家領導對重大事務的決策。“觀天象”成為古人作出重大決定時必須例行的公事。如古人行軍打仗前往往用天象預測吉凶後方才出軍；建造建築前亦要按天文現象來佈局或決策動土日期。至秦漢時期，觀天之風更加瀰漫，最具有參考價值的史實書籍《史記》中多次提到天象與禍福、行軍等重大事件相關聯的事實，為便於觀察天象和有效地將天文原理加以利用，與之相關的觀天建築便應運而生。
中國古代至遲在周代以前形成了以北極星(帝星)為中心，四周三垣、四象、二十八星宿相環繞的古代天宮系統，這個系統深深地影響了歷代王室的營國計劃。春秋時期各國都城建築佈局多以“象天”為指導思想，其都城形象多反映以帝星為中心的天體系統。秦人發展了“象天法地”和“象天立宮”的思想，使城市佈局真正反映了上天的宮闕形態。經學者實地調研發現：秦朝曾修建數量甚眾的“完全式全天星臺，這些星臺分佈面積甚廣，遍及甘肅、陝西、山西、內蒙等多個省區，反映出秦長城修建時觀天現象的普遍性。基於以上背景筆者認為，長城的大規模修建正是在宮殿“象天法地”、民間“觀星”與“星運”說極為昌盛的秦朝時期，為強化皇權及滿足皇帝對國家長久統治的需求，在秦長城修建過程中，極有可能將“星象”文化融入到長城的建設中。至明朝初期，天文科技已經相當發達，與天文相關的數學、物理學、堪輿學成為社會重要的科技支柱，明長城的修建具備著更加雄厚的天文學和科技基礎。
二、秦長城天文學特徵設想
1.秦長城用來觀測天文
秦長城大多在甘肅、寧夏、陝西與沿北岸邊界一帶，經歷了自秦厲公至秦統一前修建的長城和統一後秦始皇命蒙恬將戰國諸侯國長城相接連形成萬里長城的兩個歷史時期。關於秦河西長城，據《史記秦本紀》載，厲公“十六年，塹河旁。以兵二萬伐大荔，取其王城。……簡公六年，塹洛。城重泉”。秦昭王長城見《史記匈奴列傳》：“秦昭王時，……築長城以拒胡。”秦統一後將北部長城連線起來，形成一道天然屏障。
秦長城兼有天文臺的觀測功能。天文臺一般具有兩大功能，一是祭天，二是觀象，中國早期的高臺建築都具有觀象性質。長城是高臺建築，它所包括的關城、城牆、牆臺、敵臺、煙墩、營、寨和城堡等均具有高空望功能，可以作為觀察天文現象的場所。長城每隔一段距離便設定相應的關城、營寨、堡寨等，這些為那些時刻準備出征或等待敵情的決策者們提供了觀察星象變化的絕佳場所。據《全天星臺遺址及其源流考(考證分冊)》記載：“秦統一之初與後期，置星、祭星之制大變，全國郡、縣、軍城、亭障乃至長城遍置星臺。郡、縣多置心宿。軍城、亭障多置天槍、平星，角宿臺也較普遍，龍文化更進一步體現在星臺文化中”。可見在長城的各個區域“遍置星臺”已成為秦王朝極為普遍的事情。由此可知，在戰爭頻繁的秦朝，長城不但承擔著重要的防禦功能，還為決策者們提供觀察星象以對重大事物做出重要決策的場所，同時兼具舉行祭天、祭星、祈神等宗教活動場所的功能。
2.秦長城象北斗而建
體現秦長城星臺文化較突出的一段為臨洮與上郡所在的秦南段長城(秦上郡塞)。為進一步瞭解秦長城可能存在的天文內涵，筆者將南段長城與歷代星圖作了詳細對比。在對比中筆者發現，秦南段長城與咸陽城、渭水三者之間形成了美妙的天宮圖：南段長城極有可能模擬北斗七星之形與位置建造，咸陽城正是帝星所在，而渭水則代表了銀河(見圖1)。秦長城、咸陽、渭水三位一體確立了北斗星、帝星與銀河的相對位置，它們共同營造了北天極區最完美的天宮圖，而地上的郡、縣或星臺也可能與天體星辰相對位，共同完善著這幅巨大的天宮圖的其他部位。(見圖1與圖2)
秦南段長城原本只有上郡這一段(原稱上郡塞)，秦統一後增加了鬥形部分，使得南段長城從形體上滿足了北斗形。從司馬遷《史記》中描述秦皇陵“上具天文，下具地理”便知秦始皇十分重視天象，他既然可以動用數以百萬計的人力打造他死後的人間天堂，也可以在他的國土中創造現世中的天上宮闕。
(1)成陽城象帝居，渭水象天漢
咸陽城的規劃是法天象地的結果。秦王朝強大後，咸陽城成為秦朝經濟、政治和文化中心。為標榜前所未有的帝王成就，秦始皇將自己比擬為不可一世的玉皇大帝，在總結並繼承前人經驗的基礎上，將咸陽城用“象天法地”手法重新規劃和調整，使咸陽城的整體佈局與天象呈現一一對應關係。據《史記秦始皇本紀》載，秦始皇建咸陽“為複道，自阿房渡渭，屬之咸陽，以象天極閣道絕漢抵營室也”。《三輔黃圖》亦描繪秦始皇“築咸陽宮，因北陵營殿，端門四達，以則紫宮，象帝居。渭水貫都，以象天漢；橫橋南渡，以法牽牛”。文字中的“紫宮”即紫微垣，象徵天帝居所。咸陽自營建之初象“帝居”而建，並以其為中心，各宮殿環列周圍，形成拱衛之勢。渭水則被視為“天漢”即銀河。
秦始皇建宮殿“象天極”的手法不僅體現在咸陽城，公元前220年秦始皇“作信宮，已而更命信宮為極廟，象天極”；阿房宮也營造了非常完美的天官體系：“表山南之巔以為闕，併為複道，自阿房宮渡渭，屬之咸陽，以象天極絕漢抵營室也”，表明咸陽象徵北天極的北極星，阿房宮象徵營室星，咸陽宮與阿房宮之間的複道，象徵天橋。由此可知，秦始皇在國土規劃中將城市、河流作為基本要素與天體星座相對應：咸陽以“帝居”身份建造，渭水象徵銀河，阿房宮為營室星，三者相聯絡確立了完美的人間天宮圖。秦朝的這種做法深刻影響了漢長安的規劃佈局，漢承秦制，在建設工程方面“非壯麗無以重威”。根據《三輔黃圖》記載，漢長安“城南為南鬥形，城北為北斗形，至今人呼京城為斗城是也”。
(2)北斗為帝車
為使“象天極”的巨集偉計劃得以呼應，秦咸陽將周邊更大的巨集觀地域納入到整個城市的規劃範圍內。秦始皇以咸陽為中心修建了二百七十多個宮觀，並通過複道、甬道將這些宮殿聚集在“天極”咸陽城周圍，猶如眾星拱極一般，突出了帝都成陽的核心地位。而秦南段長城模擬北斗星形態和位置而建，最終成為北斗星的象徵。
《史記天官書》說：“北斗七星，所謂‘旋、璣、玉衡、以齊七政’。……鬥為帝車，運於中央，臨制四鄉。分陰陽，建四時，均五行，移節度，定諸紀，皆繫於鬥。”《尚書緯》認為：“七星在人為七瑞。北斗居天之中，當崑崙之上，運轉所指，隨二十四氣，正十二辰，建十二月，又州國分野、年命，莫不政之，故為七政。”《甘石星經》：“北斗星謂之七政，天之諸侯，亦為帝車。”《冠子》記載：“斗杓東指，天下皆春；斗杓南指，天下皆夏；斗杓西指，天下皆秋；斗杓北指，天下皆冬。”由此可見，北斗七星不但是協助君王治理天下的“齊政”法寶和輔助辨方正位的重要星辰，還是天帝巡遊各地的帝車，象徵君王巡遊天下所乘坐的御輦，其重要性可見一斑。秦始皇這個自視功高堪比玉皇大帝的一代帝王，在咸陽、渭水已經具備的前提下，只要將長城之形略作改動便可以使自己居住的咸陽穩如天宮，而自己則足以比擬偉大的天帝之佈政與施德，何樂而不為呢?
在將長城成功地對比北斗星位置建造之後，秦南段長城、咸陽城與渭水三者形成的空間關係與當時北斗七星、帝星、銀河在天體宮闕的位置相一致，三者正反映出秦始皇將自己比擬為坐守帝居(咸陽)並可隨時乘坐帝車(南段長城)在銀河星漢遨遊的玉皇大帝之本身。
3.秦長城修建的科技背景
前文已經闡述，秦長城修建前秦朝的天文學已十分發達，這為秦長城進行天文佈局提供了良好的基礎。與此同時，秦朝高超的大地測量水平、建築施工技術和數學運算能力是確保長城與天體相對位的技術條件。我國大地測量技術的歷史很早，相傳大禹時期已開始使用“準、繩、矩”等原始工具進行測量，春秋以後水準測量已較為普遍。戰國時期的漳水渠、都江堰、鄭國渠能夠建成，表明當時的測量技術和建築施工已具有相當高的水平。數學測算方面也有很大進步，《九章算術》中記載了勾股定理和立表法、連索法、參直法等先進的測量方法。在堪輿方面，秦朝朱仙桃所著的《搜山記》，是至今流傳下來的最早的風水學著作。可見，秦朝修建長城時具備良好的技術基礎，它們保證了長城得以順利的進行天文規劃佈局和實際工程建造的條件。
三、明長城天文特徵的可能性
明朝為加強北方邊防於洪武元年(1368年)開始修建長城，一直持續了近兩百年。雖然修建之初存有一些北魏、北齊、隋長城，但大多殘損嚴重且不可用。為實現巨集偉的防禦體系，明帝王重新設定了長城的走向，向東將長城延長至鴨綠江畔的遼東境內，向西修建至甘肅的嘉峪關。明朝的天文學十分發達，明初營建的南京故宮、北京紫禁城、北京十三陵均依天象佈局，紫禁城以模擬天體宮闕佈局和命名而著稱於世。作為國內最重要的建築工程，明長城既然經歷了重新規劃，就有可能將之與天象相聯絡以達到最佳的防禦與象徵功能。
1.明長城沿銀河走向佈局
有國外學者研究認為明長城蘊含了中國“龍”的概念，除了在文化上將長城比擬為“巨龍”外，還在形體上與龍的體徵相契合，如山海關為龍頭，嘉峪關為龍尾，長城重鎮、軍堡則對應龍身其他部位，以展示出中國龍應有的特徵。根據多方對比分析筆者認為：明長城可能與銀河系建立了多種關聯，具體表現為：
第一，從象徵主義出發，明長城與銀河具有相似的防禦功能。
明長城與銀河是人間與天上兩道不可逾越的屏障，具有阻隔之功能。長城用以防禦北方民族入侵，已成為一道人工防禦體系；銀河被認為是天空中無法逾越的天然屏障，其將天體星空劃分兩大部分，彼此之間不能逾越，是阻隔彼此相愛的牛郎與織女的天塹。《詩小雅大東》“維天有漢，監亦有光。跛彼織女，終日七襄。雖則七襄，不成報章。皖彼牽牛，不以服箱”，《詩經周南漢廣》中述“漢有遊女，不可求思”，及明代孫仁孺的《東郭記鑽穴隙》：“到而今可是難依傍，只落得一水銀河隔兩廂”，均表達了銀河作為屏障讓人求之不得的心理。基於對銀河“阻隔”含義的深刻理解，明帝王極有可能將長城的防禦功能比喻為銀河的阻隔作用來設計建造，明長城因此在文化語義上與銀河具有一定相似性。
第二，從形態模擬角度，明長城沿銀河走向佈局。
在比對明長城與銀河走向時發現，明長城與銀河系的走向表現出驚人的一致性(見圖4)，這種一致性不但體現在整體走向上，其拐彎處、分支結構也幾乎相同。歷史上各時期的長城形態與明長城有許多不同，明長城的起點、終點、蜿蜒走勢、波折點都作了重新調整，而這些調整卻使明長城的外形與銀河系的固有形態相一致(見圖5)。
從建造的角度，明長城與其他時期長城的修
建過程略顯不同。在修建長城之初，明廷已推翻了蒙古政權，實現了全國統一。儘管邊防戰事不斷，但國內已經開始大面積的興復工作。建造長城是興復工作的重要內容，如何合理規劃並保證長治久安是明廷在建造長城前必須思考的，這使得明長城並非在原長城基址上的“重建”，而是重新規劃後的“再建”，由此設定了九邊重鎮。因此我們有理由相信在最初的規劃中，設計者將銀河象徵納入到長城設計中的假設。
2.明長城的重鎮與天上明星位置相對
明長城沿線的一些重鎮與銀河系個別亮星的位置相一致(見圖4)。每到夏季，銀河系中部的天津四、牛郎(河鼓二)、織女三星在周天中最亮，即使在城市燈紅酒綠之夜也可肉眼相見，形成了著名的“夏季大三角”現象。對於這三顆亮星史書上有數不盡的語言在讚美，還有悽婉的故事與之相連，故此它們在中國的天文史上享有重要地位。這些特殊的亮星與重鎮不但在位置上相對應，在文化寓意上也表現出相似性，表現如下：
(1)大同市對位天津四
大同府對應著天津四這顆明星。大同北據元蒙，地處西域與中原的交同要塞，明初被列為九邊重鎮之一，有“大同士馬甲天下”之說，大將軍徐達鎮守於此。朱元璋在洪武二十四年(公元1391年)改封他的第十三子豫王朱桂為代王，坐鎮大同(封藩於大同)，可見大同的地位不一般。天津四是全天第19亮星，在銀河中部的渡口之處，我國古代把天津四所在的星座天鵝座看成渡船，具有輪渡之意，因而有“天津”這個名字。由於大同是蒙古通往晉冀魯豫的咽喉要道，也有隘口、交通要道之意。無論從天津四的明亮程度和顯赫的咽喉位置來講，它都與大同十分接近。
(2)宣化市對位織女星
宣化市於1394年在原宣德府的基礎上擴建為宣府，明朱元璋次子朱穗受封谷王，就藩宣府，宣府由此成為重要的邊防重地。《說文》：“宣，天子宣室也”可知宣府意為皇家宮室。朱元璋之所以將“宣德府”改為“宣府”，並將皇子朱穗派封於此，源於在對宣府的整體規劃上體現了“皇家”二字。與此意義相同，織女星正為天帝之子“織女”之宮室。以天子之“宣府”對位天帝之子的“織女星”應該說有足夠的理由。
(3)北京城對位牛郎星(河鼓二)
明朝的北京城無疑是在北方防禦戰線上最重要的城市，從擁有重兵的燕王朱棣的藩府再到後來的國都，它都是最重要的城市之一。牛郎星不但是排名全天第十二的明星，在我國古代的星象術數學領域又是很重要的天象星。《說文解字》中說：“物，萬物也；牛為大物，天地之數起於牽牛，故從牛，勿聲。”古人認為，日月起於牽牛星，從牽牛星左轉，止於北斗。日月起於此，則天地間一切術數皆起於此。因此，天地萬物之“物”的部首從牛。北京意味著萬物之中心，一切事物從此衍生並發展，有著同心髒一樣重要的地位。於是把重要的北京城與牽牛星相對位規劃便可知其原因了。
(4)山海關對位心宿二
山海關是在明朝洪武十四年(公元1381年)由中山王徐達所建立。山海關有著特殊的地理位置和文化背景，它鎖住海陸交通口，是萬里長城之源，亦是萬里長龍之“龍首”。龍首及龍頭是皇帝的象徵，代表著尊貴和顯赫。另外，山海關屬於秦皇島轄區，秦始皇多次駐蹕於此成為佳話。《大清一統志永平府臨榆縣》中記載：“秦皇島，在臨榆縣西南二十五里，人海一里，四面皆水。相傳秦始皇嘗駐蹕於此。”秦始皇是統一中國歷史上最偉大的帝王之一，亦是秦長城的集大成者，與之相關的山海關和秦皇島成為帝王的代名詞。居於以上兩種原因，山海關暗示著“龍首”與“帝居”的帝王之意。與之相對應的是天蠍座的心宿二。心宿有三顆星，分別代表了皇帝和皇子。心宿二居中，古時又叫大火，屬東方蒼龍七宿的心宿，是帝王的象徵。心宿二為夏季第一個月應候之星宿，常用來論述“中央支配四方”。山海關與此相對，皇帝統籌天下之意。
(5)千百軍堡對應閃閃明星
如果做進一步考證會發現，長城周邊上百千個軍堡、營寨、關口等或許與天體星辰是對應設定的(見圖6)。這些佈於不同時期的戰爭產物體現了中國古代傳統文化的深厚內涵。目前已知建於隋末山西張壁古堡就是與天文結合緊密的最好例證，其古堡外圍堡牆、堡內東面三口水井、西面八口水井、南斗六星槐、北斗七星槐、奎星樓、真武廟、張壁村村名來歷、德星聚門、聯輝門、金墓等均顯示出與天文學的重要關聯。作為軍事文化產物的長城堡寨，也有可能在某些或大部分建築中將建築設計與天文科技相結合。由於數量眾多，工程浩大，筆者未能一一考證，希望日後能有所進展。
四、結語
中國古代建築無論從外部形體還是內部空間都深受古代宇宙觀的影響，長城作為中國歷史上最偉大的建築工程之一也不例外。自周朝末年開始，人們修建長城時儘管主要出於防禦目的，但受中國傳統文化的制約與影響，長城通過形體變化和文化象徵等手法使其與象天法地、星象論、宿命論等天文思想相結合，使長城因特殊的形體和所富含的象徵含義而備受人們尊重。秦南段長城與咸陽、渭水相結合，在形體上形成了中國古代天宮形態；而明長城則循銀河之走向進行巨集大的銀河系布圖，體現了中國傳統宇宙觀在建築工程方面的深刻影響。
天文學論文 篇4
也談《周易》和天文學——向李申先生討教
經常拜讀李申先生有關《周易》與古代科技關係的大作，今又在國際易學聯合會網站上看到李申的文章“《〈周易〉和天文學》”，受益匪淺。由於曾經撰寫《儒家文化與中國古代科技》對這一問題略有涉獵，故有些疑問，提出來向李先生討教。
李先生承認劉歆、一行是古代有貢獻的天文學家，並且都用《周易》的象數解釋曆法的基本資料。我本以為僅憑這兩點就可以認定《周易》對古代曆法有積極作用。而李先生則認為，劉歆用《周易》的象數解釋曆法，“不過是在已經做成的歷法上塗了一層油彩。無論這層油彩的色調如何，但曆法本身沒有變。”又說：“假如我們把曆法當作一本書，那麼，周易，僅僅被某些人(如劉歆，一行)用來做了這本書的封皮”。憑我的理解，李先生的觀點是：《周易》對古代曆法是有作用的，只是作用不那麼大（或可有可無）。（不知這種理解恰當否？）
問題一，如果《周易》對古代曆法的作用不那麼大，劉歆、一行為什麼在修訂曆法時，還予以高度的重視？這會有很多可能的答案。但有一點可以肯定，在當時，《周易》對於曆法是非常重要的。如果這是事實，那麼，我們憑什麼說《周易》對古代曆法的作用不那麼大。
問題二，如果劉歆、一行用《周易》的象數解釋曆法所起的作用是可有可無的，那麼，這種解釋方法為什麼會被一直沿用，而且，古代曆法一直是不斷髮展的？雖然古代曆法的不斷髮展可以用多種原因來解釋，但是，《周易》所起的作用是不可低估的。
問題三，如果劉歆、一行用《周易》的象數解釋曆法所起的作用是積極的，我們憑什麼說《周易》對古代曆法的作用不那麼大呢？劉歆、一行用《周易》的象數解釋曆法雖然在歷史上也受到批評，但應當從歷史發展的角度來看，後人的批評，不應當否認其曾經起過的作用，就像今天可以不用《周易》的象數來研究天文學，但不能以此否認《周易》的象數對研究曆法曾經起過的作用。
我個人以為，要否認《周易》對古代曆法有積極作用有很多困難，所以，我更願意研究這樣的問題：《周易》為什麼能對古代曆法產生積極作用？若李先生有興趣，我們可進一步探討這樣的問題。
再談《周易》和天文學——向李申先生討教
對於中國古代曆法史上用《周易》象數比附曆法基本資料的現象，李申先生在《〈周易〉和天文學》中，用不少篇幅論述了古代天文學家所做出的批評。其實，古代天文學家的不少批評仍然是根據《周易》而做出的。試舉李申先生所引的兩例進行分析：
其一，李申先生引杜預、何承天對劉歆三統曆的評論。杜預對劉歆三統曆的批評主要是講三統曆不準確，並根據《周易》“革”卦的《象》曰：“澤中有火，革，君子以治歷明時”為依據，提出修歷的原則。他說：
《書》所謂‘欽若昊天，曆象日月星辰’，《易》所謂‘治歷明時’，言當順天以求合，非為合以驗天者也。
後來的何承天也說:
夫圓極常動，七曜執行，離合去來，雖有定勢，以新故相涉，自然有毫末之差，連日累歲，積微成著。是以《虞書》著欽若之典，《周易》明治歷之訓，言當順天以求合，非為合以驗天也。
這裡所謂的“順天以求合”，就是要求根據天象制定曆法並使曆法符合天象；《尚書·堯典》中帝堯命令羲氏、和氏通過觀測日月星辰的執行制定曆法以及《周易》中所說“《易》與天地準，故能彌綸天地之道。仰以觀於天文，俯以察於地理，是故知幽明之故”，就是“順天以求合”。何承天認為，制定曆法應當以儒家經典《尚書》中的《虞書》以及《周易》為依據，應當“順天以求合”，而不是為了讓天象符合於曆法，不是“為合以驗天”。
其二，李申先生引邢雲路的《古今律歷考》對一行大衍曆的評論。邢雲路的《古今律歷考》的第一卷為《周易考》，討論《周易》和曆法的關係。其開宗明義便是：《象》曰：“澤中有火，革，君子以治歷明時”，主張改歷。接著，便是“律歷配六十四卦”，講64卦與12律24節氣相配。又說：“大衍為天地之樞，如環之無端，蓋律歷之大紀也。”該篇最後說：
夫是易也，顯道佑神，何物不有，歷固在其中矣……至於氣朔之分秒，升降，消長、一而不一，則在人隨時測驗，以更正之。正其數即神乎《易》也（這幾個加點的字，李申先生沒引述——筆者注），漢史不知，遂以大衍之數，牽強湊合，以步氣朔，而謂歷數諸率皆出於此，則非矣。
李申先生認為，“邢雲路的話反映了他那個時代的某種精神：理學已經嚴密地控制了人的思想，作為六經之首的《周易》，更加不容褻瀆。易“顯道佑神”，給人們指示大道，讚美和擁護神靈，所以歷“固在其中”，因為《周易》已經包含了一切；不僅歷，而且醫、律，可能還有許多別的什麼，都“固在其中”。邢雲路還沒有膽量說不在其中，或者是沒必要說那些結論性的，授人以柄的話，還是就事論事吧。”我以為，李申先生的解釋有臆測之嫌。我認為，邢雲路想要說明的是，牽強湊合地去附會《周易》象數並不是《周易》之神妙之處，只有“隨時測驗，以更正之”才是《周易》的根本。這與以上杜預、何承天所言是一致的。
所以，我認為，古代曆法中的爭論，大都依據於《周易》，誰也沒有貶低《周易》對於古代曆法的作用。但是，在對《周易》的理解上略有不同。
三論《周易》和天文學——向李申先生討教
李申先生在《〈周易〉和天文學》中認為，古代曆法家用《周易》解釋曆法是牽強附會、“大約有些苦衷”，或者說是，可有可無，不得已而為之。筆者不敢苟同。我認為，古代曆法家用《周易》解釋曆法反映了三方面的積極意義：
其一，從科學發現與理論解釋的關係來看，用《周易》解釋曆法是曆法研究的進一步深入。在曆法研究中，獲得正確的歷法資料是非常重要的。雖然我們可以知道古代曆法家大都精通《周易》，並且用《周易》解釋曆法的基本資料，但他們如何算出這些資料，《周易》在他們計算資料時實際上起了怎樣的作用，無論是積極的，還是負面的，這涉及曆法家的思維和心理過程，我們不得而知。我們可以討論的是，古代曆法家用《周易》解釋曆法的基本資料，這對於古代曆法的發展來說，是積極的，還是負面的。我們首先必須承認，在科學研究中理論解釋的必要性。古代曆法家不滿足於曆法的基本資料，而試圖對它做出解釋，這是科學研究的進一步深入，是必要的，不是可有可無。至於為什麼用《周易》來解釋，這是由當時曆法研究的“正規化”來決定的，不能說是“有些苦衷”。
其二，從遵循“正規化”與打破“正規化”的關係看，用《周易》解釋曆法是古代曆法研究的重要組成部分。《周易》象數是當時曆法研究所遵循的“正規化”。這個問題證明起來很複雜，但有一點可以肯定，古代曆法家大都遵循這個“正規化”，如果古代曆法與《周易》相矛盾，肯定不會被認可，即使是用現代天文學的理論加以解釋。如果承認《周易》象數是古代曆法研究的“正規化”，那麼，《周易》象數對於古代曆法研究的積極意義，那就是不言而喻的。當然，在科學研究中，既有遵循“正規化”，還有打破“正規化”，這在科學發展中是同樣重要的，不可顧此失彼。
其三，從科學與文化的關係看，用《周易》解釋曆法是運用文化來促進科技發展。在中國古代，《周易》文化是一種強勢。用《周易》解釋曆法可以使曆法得到普及和延續，相反，如果曆法與《周易》相矛盾，不僅無人會認同，而被拋棄，而且作為曆法家，他們也不可能這樣做。有人可能會以現代科學與文化的差異性來否認這種做法，但是，在中國古代，科技是文化的一部分，這一點在拙著《儒家文化與中國古代科技》已作論述。筆者甚至認為，即使在今天，把科學與文化對立起來也是有危害的，科學與文化之間應當保持一種和諧。在今天，科技成了強勢，用文化解釋科學，可能是可有可無，但是，用科學來解釋文化，就非常必要；與此對應，在古代，《周易》是強勢，用《周易》解釋曆法，當然也非常必要，也具有積極意義。
以上只是就中國古代用《周易》解釋曆法對於古代曆法發展的積極意義做些闡述，至於今天是否還具有同樣的意義，這隻能另行再議。
天文學論文 篇5
摘要:《崇禎曆書》是由徐光啟等人歷時五年編撰而成，是介紹歐洲天文學知識的文學著作。《崇禎曆書》分為基本五目和節次六目兩部分。基本五目主要介紹歐洲天文學中的天文儀器、天文數學和天文學相關理論，節次六目主要介紹曆法方面的知識。本文將對《崇禎曆書》中的數學和天文學知識基礎進行探討。
關鍵詞:《崇禎曆書》；數學基礎；天文學基礎
《崇禎曆書》中採用了幾何演算法和天體系統，清晰地引入了地球與地理經緯度的概念，同時採用了西方的計量單位，對歐洲天文學的基本理論、天文學儀器和必要的數學知識進行了詳細的闡述，是我國較為全面的介紹歐洲天文學的著作，對天文學在我國的傳播具有重要的意義。其中《測量全義》作為《崇禎曆書》的基礎文獻，記載了西方球面天文學和三角學的相關知識，是《崇禎曆書》數學和天文學研究的基礎。
一、《崇禎曆書》的天文學基礎
（一）崇禎改歷與天文學知識
在十七世紀的中國天文學逐漸出現改革。在封建社會裡，曆法的作用不僅在於告知民眾時間，更是王權得以確立的條件。在明朝末期，由於欽天監採用的元朝郭守敬等人編制的《大統歷》進行的日食推測，屢次不能夠得到驗證，使明朝官員對《大統歷》中的天文學知識產生質疑，因而上書請博訪知歷人員對天文學知識進行改革。徐光啟通過崇禎二年發生的日食現象，將傳教士預推的時間和食分與《大統歷》預推的時間與食分進行比較，得到傳教士預推的時間和食分比較精準，而欽天監使用的《大統歷》預推結果則出現偏差。長期參與曆法編纂工作的欽天監五官正戈如實將情況彙報給了崇禎帝，崇禎帝這才同意了改歷的申請，並命令徐光啟、李天經和李之藻等人以及入華的耶穌會天文學家進行西法改歷的工作。在徐光啟、李天經等人的支援下，從崇禎二年到崇禎七年，中西學者共同努力編譯了長達137卷的長篇鉅著《崇禎曆書》，促使了明清之際的西學東漸漸趨高潮。
《崇禎曆書》中五目指的是：法原，即天文學基本理論，包括球面天文學原理；法數，即天文數表，附有使用說明；法算，即天文計算必備的數學知識，包括平面和球面三角學幾何學；法器，天文儀器知識；會通，指中國傳統方法和西曆度量單位的換算。六次指的是：日躔歷、恆星曆、月離歷、日月交會歷、五緯星曆、五星交會歷六種。包括日月五星運動，恆星方位，日月交食，節氣，朔望等的中西換算。徐光啟為了介紹一些基本的天文學理論，還特意在基本五目中設立了法原一目，在法原中著重介紹了哥白尼和第谷的天文學體系，還涉及到更早一些的托勒密體系的內容。這些傳教士在中國採取了科學傳教的策略，在傳播天主教的同時，也將西方天文、歷算等科學知識輸入中國。在《崇禎曆書》的天文學知識部分有大量與開普勒天文學相關的內容。在改歷的過程中，歐洲傳教士金妮閣曾奉命返回歐洲蒐集與天文學相關的研究著作和尋找西方優秀的天文學家，最終其帶回了七千多部著作回到中國，對《崇禎曆書》的編撰工作產生了重大的影響。此外，開普勒在《崇禎曆書》的編纂工作中與中國的傳教士進行過大量的書信往來，詳細回答了鄧玉函在編纂工作中所出現的問題。
（二）《崇禎曆書》中的天文學思想
《崇禎曆書》中開普勒對天文學的主要貢獻在於他對天體機械運動現象進行描述，並通過機械運動的知識來對天體運動現象進行解釋，之後分析天體運動的原因，通過數學假設解釋天體物理運動的本質。在《崇禎曆書》中的觀點認為天文學與物理知識是有一定的界限的。例如，書中認為天體實際的薄厚實際上是天體之間的距離，而脫離的距離及無法表述其與速度之間的關係，因此，其在開普勒天文學中是一個很重要的概念，同時也反映了當時的西方主流天文學的思想，即認為數學天文學與物理天文學之間沒有必然的聯絡。
《崇禎曆書》系列曆法採用的是第谷體系，這一點很多文獻已經證明。《崇禎曆書》系列曆法中的日躔也是參考了第谷的理論。《崇禎曆書》中強調了太陽在天體中的中心位置，認為太陽是萬光之源，其他所有的天體都在或多或少地接受太陽的光源，太陽的地位就像君主在群臣中的地位一樣。這樣的觀點與托勒密在《至大論》、哥白尼在《天體執行論》以及開普勒在《天文光學》中所闡述的觀點是相一致的。然而，在具體的論述中托勒密、哥白尼與開普勒對太陽中心位置的具體論述是不盡相同的。托勒密在論述中採用midpart一詞，強調太陽是在天體的中間部分，而哥白尼則是採用nearcenter一詞，強調太陽是在中心位置附近，這兩位天文學家都是在數學意義上強調太陽的中心位置，而開普勒不僅認識到了太陽在天體中數學上的中心位置，而且認識到太陽在天體中物理上的中心位置。他闡述，太陽是天體光與熱的直接來源。
從物理力源的角度強調了太陽是天體運動的中心，認為太陽為天體的運動提供了動力來源，並提出天體的運動是由於太陽的旋轉，太陽是一個巨大的磁體，吸引天體圍繞其運動。《崇禎曆書》融入了歐洲天文學的基本思想，尤其是開普勒的天文學物理思想，對《崇禎曆書》的編撰工作產生了重要的影響。
（三）《崇禎曆書》與天文儀器
16世紀末，歐洲傳教士開始在中國開拓宗教事業。同時將歐洲科學和技術傳入中國，導致某些中國科技領域一定程度上的歐洲化。其中，天文學和天文儀器的變化在社會上引起了很大反響。1629年起，鄧玉函、湯若望、羅雅谷等傳教士應徐光啟的邀請供職皇家天文機構，在《崇禎曆書》比較全面地介紹了17世紀初以前的歐洲天文學和天文儀器。這本書中既解說了發明不久的新儀器，又描述了若干已經或即將被淘汰的古典儀器，內容包括儀器的幾何學理論、基本構造、安裝和使用方法等。
傳教士所造儀器與同時期的歐洲產品相比是落伍的，但在中國歷史上是先進的。它們之中的大多數未能廣泛傳播，因為對於中國人來說屬於新知識，有些技術僅停留在書本描繪階段，有些儀器只是御用品，也沒能在天象觀測上得到較好地應用。
二、《崇禎曆書》的數學基礎
天文學的研究離不開數學基礎的支援，《崇禎曆書》採用了丹麥的天文學家第谷所創立的幾何學計算方法，將幾何學、三角學用於天文學預測與研究中。其中《測量全義》是《崇禎曆書》中的基礎，彙集了平面三角和球面三角的相關知識以及測繪儀器的製造等知識，其內容豐富，是當時先進的天文學數學知識的總結。《測量全義》詳細講述了平面幾何、立體幾何、圓錐曲線、球面三角以及球面天文等數學知識。
在平面幾何相關知識中主要對直線三角形、面上、面下、線上和線下等公式和測量方法進行了總結。通過舉例的方式對定理進行闡述和證明。具體方式都是通過文字論述。例如在論證圓面積計算公式中，通過先給出命題，之後以解曰為標誌將抽象的命題以具體的題目的方式將其具體化，然後通過論曰、再論曰等詞彙，對具體題目進行具體的論證。《測量全義》中公式與理論的論證體現了西方數學中所蘊含的嚴格的邏輯性和確定性，在論證的過程中使每個環節環環相扣，這與我國傳統數學中寓理於注和注重演算法的形式形成了鮮明的對比。
此外，在命題的證明過程中採用了反證法開拓了中國數學家的思維。立體幾何主要論述了柱、臺、球和錐的一些性質以及其計算公式。《測量全義》對例題幾何的論述，其內容較為零碎、討論也不盡充分，但其完善了我國數學家的幾何體系，對我國數學的發展產生了深遠的影響。在圓錐曲線、球面三角和球面天文部分對圓錐、球面以及球面與天文的知識進行了更加詳細的介紹，豐富了我國數學和天文學研究的內容。
三、總結
徐光啟以翻譯求會通，以會通求超勝為目的編譯了《崇禎曆書》，這具有非常重要的意義。《崇禎曆書》的編纂對我國數學和天文學的發展具有重要的影響，一方面，它刺激中國學者整理中國傳統文獻，另一方面，將中國數學與天文學知識與西方知識相融合，並進行一定的創新研究，推動了中國數學和天文學的發展。
參考文獻：
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天文學論文 篇6
摘要：中國古代天文學有著上千年的悠久歷史，自神話時期興起，綿延千年不衰。但中外學者對於中國古代天文學的質疑也從未停止過。本文從科學哲學角度，敘述中國古代天文學的興起與發展，詳細分析其功能效用與歷史影響，從而辨別中國古代天文學是否為真科學。
關鍵詞：中國古代天文學；科學哲學；真科學
一、中國古代天文學的興起
從眾多資料來看，中國古代天文學的歷史之悠久，可以追溯到上古時期。傳說在少昊氏時，人人私下研習天文，都搞起了溝通上天的巫術，致使天下大亂。顓頊帝命令重、黎二人“絕地天通”，禁止了平民與上天溝通交流。之後與天交流的權利就專屬於天子，也只有天子欽定的巫覡才有資格去溝通上天。從此天文學在古代中國就成了皇家的專屬品，而天子也開始擁有了對“天命”的解讀權。這也就是中國漫長天文學史的開端。
二、中國古代天文學的發展
我國天文學至於夏商周代時已經有了一定水準的歷法。特別是到了周代，已經有人開始觀測流星、行星等天象及星辰。相比於上古時代，這已經有了很大的進步。
傳統的天文學體系是在春秋戰國時期正式完成的。在這一時期，不僅二十八星宿體系確立，而且在曆法方面有了重大的進步。我們古人開始通過觀測日影長短的週年變化來確定冬至和夏至的日期。並且在這一時期流傳了大量人們觀測流星、彗星等天象的詳細記錄。這些都成了我國曆史上的寶貴資料。
自從春秋戰國時期傳統天文學大框架建立之後，秦、漢、魏晉南北朝、隋、唐、宋時期，天文學進一步蓬勃發展。不僅曆法得到統一，二十四節氣，渾天儀等天文知識以及天文學儀器的進一步發明使得我國的天文學一路高歌猛進。到了元朝，由於鐵木真締造了一個橫跨歐亞大陸的輝煌帝國，我國古代天文學甚至傳到阿拉伯等國，可謂是盛極一時。明清時期，中國開放了千年來“嚴禁私習天文”的禁令，使得我國古代天文學有機會走向一個新的巔峰。
三、對中國古代天文學的質疑
也正是因為我國古代天文學在很長一段時間是服務於皇室，很多中西方學者就質疑中國古代天文學是否是真正的科學。甚至有些激進派的學者直接將中國古代天文學打入偽科學的深淵。在此，筆者持有不同看法。
馬克思主義的科學觀認為，科學是歷史發展總過程的產物，它抽象地表現了這一歷史發展總過程的精華，這個精華顯然包括自然科學與社會科學。每一種不同的運動形式都構成每一門具體科學的研究物件，而整個物質世界和精神世界在總體上便構成總體科學的研究物件。因此，所謂科學就是對自然界和人類社會運動、變化規律的概括，都是人們在感覺經驗基礎之上用“理性方法”整理概括的結果。此外在科學的本質與功能上，馬克思還突出強調了科學技術是生產力，科學是一種在人類歷史上起推動作用的、革命力量的思想。
按照馬克思的觀念，我們反觀中國古代天文學，這是一門有著上千年悠久歷史的學科，毫無疑問它也是歷史發展的產物。無數古代先賢們定曆法、造儀器、編文獻來研究這浩渺天空中天體運轉的奧祕。這分明就是在研究自然界的運動變化規律。更為重要的是，我國古代天文學對社會發展變革起了很大的推動作用。
中國古代天文學最重要的應用領域之一便是航海。早在戰國時期中國人就根據天文學中觀測到的星辰位置，發明了具有指向性功能的“司南”。這在當時的世界上是獨一無二的。這為日後開闢海上絲綢之路做出了不可磨滅的貢獻。
如果大家覺得航海之術離我們日常生活過於遙遠，不能說對社會變革起了決定性的作用。那麼，中國作為一個傳統的農業大國，農業該是我們的立身之本了吧。中國古代天文學對我國農業的發展也起到巨大的推動作用。在石器時代，人們保持著刀耕火種的農業經營方式，這種粗放的耕作模式導致了極端的低產。不過正是伴隨著天文學的發展，曆法的完善，節氣的確立，使得傳統農業高度關注農時後，精耕細作的優良方式才逐步趨於成熟，造福了無數黎民百姓。
如果說馬克思的觀點太過於陽春白雪，那當代科學哲學界的泰斗吳國盛教授在《什麼是科學》一書中精闢分析了科學的兩種基本用法，堪稱下里巴人式的真知灼見。第一種是可以依靠它來振興國家，第二種是某種積極意義上的價值判斷。根據這種觀點，中國古代天文學及推動了航海時代的發展，促進了國家的繁榮發展。同時，它又大力推動了農業的進步，在價值意義上來講也是毋容置疑的“好東西”。那麼我們為什麼不能承認中國古代天文學是真正的科學呢？
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天文學論文 篇7
宇宙中有第二個地球嗎？宇宙是如何形成的？為什麼地球能產生生命？太陽的運動對地球有什麼影響？瑪雅人為什麼會消失？天文學中的十萬個為什麼總能勾起人們的求知慾望！
天文學是自然科學中的一門基礎學科，它和人類歷史同樣悠久。天文學的研究內容和許多概念總是伴隨著人類社會的文明和進步而不斷髮展的。
在望遠鏡發明以前，天文觀測採用的是目視方法，直接觀測天體在天空的視位置和視運動，另外也粗略的估計星星的亮度和顏色。17世紀以後相繼有了望遠鏡、分光鏡和光度計，不僅提高了天體位置觀測的準確度，而且擴大了人們對宇宙的認識。到了20世紀，由於大口徑望遠鏡的問世，使得人類探測宇宙的深度和廣度與日俱增，不少模型、學說由觀測得到證實，新天體、新發現大量湧現。20世紀30年代以後，人們越來越廣泛的使用無線電方法研究天體和宇宙間的輻射，從而誕生了無線電天文學。20世紀50年代人造地球衛星發射成功，人類把觀測範圍由地面擴充套件到地外空間，天文學家可以自由地探測天體的各種輻射。現代，天文空間探測已經有了長足的發展，人類不僅把望遠鏡送上天，而且藉助太空飛行器踏上月球，或把儀器送到其他行星上進行直接觀測或實驗。
我一直都覺得天文學是一門很神祕的學科，尤其在觀看課堂的視訊後，真是不得不感嘆天文學的魅力，以及現在科學的強大。
對於天文學，我最感興趣的是以下幾個方面：
一、宇宙大爆炸
宇宙大爆炸(Big Bang)是一種學說，是根據天文觀測研究後得到的一種設想。 大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以後，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。
比利時牧師、物理學家喬治·勒梅特首先提出了關於宇宙起源的大爆炸理論，但他本人將其稱作“原生原子的假說”。 這一模型的框架基於了愛因斯坦的廣義相對論，並在場方程的求解上作出了一定的簡化。描述這一模型的場方程由蘇聯物理學家亞歷山大·弗裡德曼於1922年將廣義相對論應用在流體上給出。1929年，美國物理學家埃德溫·哈勃通過觀測發現從地球到達遙遠星系的距離正比於這些星系的紅移，這一膨脹宇宙的觀點也在1927年被勒梅特在理論上通過求解弗裡德曼方程而提出，這個解後來被稱作弗裡德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規。哈勃的觀測表明，所有遙遠的星系和星團在視線速度上都在遠離我們這一觀
察點，並且距離越遠退行視速度越大。如果當前星系和星團間彼此的距離在不斷增大，則說明它們在過去的距離曾經很近。從這一觀點物理學家進一步推測：在過去宇宙曾經處於一個極高密度且極高溫度的狀態，在類似條件下大型粒子加速器上所進行的實驗結果則有力地支援了這一理論。
2003 年 2 月 12 日，美國宇航局公佈了探測器拍到的宇宙“嬰兒期照片”，為宇宙大爆炸理 論提供了新的依據。根據這張照片科學家還精確地測量出了宇宙的實際年齡是 137 億年。圖 片中的微波光線來自宇宙大爆炸後的38萬年，大約是在130多億年前。美國宇航局的科學家說， 這張照片中可以觀測到的輻射是一種電磁波，它充滿了整個宇宙。電磁波里包含的微觀模型資訊，顯示了形成星系以及我們周圍一切結構的萌芽的特徵。這次公開的宇宙“嬰兒期照片”清晰地顯示了這個遺蹟的存在，有力地支援了宇宙大爆炸理論。另外， 圖片還顯示宇宙中最早的恆星誕生於宇宙大爆炸發生的2億年後，比許多科學家認為的要早 得多。宇宙起初是由不斷相互影響的粒子和射線所構成的一團熾熱且無定形的雲狀物組成的：大爆炸後又過了40萬年，宇宙膨脹和冷卻到一定程度時，電子和質子結合成中性原子，它們再 與周圍的射線相互影響。
經過科學研究，目前被絕大多數人接受的結論是：宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約150億年前，在這片四大皆空的“無”中，一個體積無限小的點爆炸了。時空從這一刻開始，物質和能量也由此產生，這就是宇宙創生的大爆炸。但，若真是四大皆空的狀態，那麼宇宙為何會爆炸？爆炸後的物質又是從哪裡來的？不是說自然界的一切物質都是守恆的，那麼這個宇宙大爆炸是如何無中生有的呢？
二、黑洞
黑洞（black hole ）是由一個只允許外部物質和輻射進入而不允許物質和輻射從中逃離的邊界即視界所規定的時空區域。
根據第七節課影片的介紹，黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程；恆星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——“黑洞”誕生了。2010年11月16日凌晨1點30分，美國宇航局宣稱，科學家通過美國宇航局錢德拉X 射線望遠鏡在距地球5000萬光年
處發現了僅誕生30年的黑洞。這是有史以來所發現的最年輕的黑洞。
據科學家揣測，銀河系的中心是一個超巨型黑洞。超巨黑洞位於星系中心，據推測每個星系都有，質量一般約為星系總質量的0.5%。目前，關於超巨黑洞的形成主要有兩種理論。一種觀點認為，它可能是隨著星系的誕生一次性產生的。但也有推測說，超巨黑洞是以質量更小的黑洞為基礎形成的，後者就好比是一些“種子”，隨著時間的推移進化成了巨型黑洞。
因為所有的能量都是守恆的，科學家們提出設想，既然宇宙中有黑洞，那麼一定存“白洞”。黑洞可以用強大的吸力把任何物體都吸進去，而白洞可以把這些東西都吐出來。科學家們設想，黑洞與白洞是連在一起的，黑洞把物質吸進去，物質在裡面會經過一個叫做“奇異點”的東西，然後物質就到達了白洞的“管轄範圍”，會被白洞“吐”出來。然後物質就到達了另一個宇宙（第一平行宇宙到達第二平行宇宙）。但是，如果白洞存在，所有的物體將會以極快的速度離開。這會是我們這個宇宙形成的原因嗎？我們是否就生活在被白洞所丟擲的物質至上呢?
三、太陽活動與農業生產
太陽活動主要是指週期為11年左右的太陽黑系活動和太陽爆發活動，它們將對地球上的水文、氣候、地震活動以及無線電通訊、衛星執行和人類健康有極大的影響。對太陽黑子的活動，我國早在2000多年前 ( 公元前4 3 年漢光帝永光元年) 《 漢書》中就有 “日中黑子，大如彈丸”的記載。1 8 4 4 年德國天文學家許瓦培首先提出太陽黑子活動具有周期性變化，其平均長度約為111年。後經國際規定，從資料比較可靠的1755年那次黑子數量最低年起作為第一個週期。從1755年到1976年，即第一週到2 1 周始，從1 9 8 6 年起太陽黑子活動使進入第22周，1990年太陽活動進人高峰期，黑子活動和太陽耀斑活動頻繁。在太陽黑子活動的每個週期中，太陽黑子數通常從極小直徑經 3～4年後達到黑子數的極大值，到極大值後黑子數下降較慢，大約要經7～8年後才降到黑子數的極小值，然後開始下一週期。峰年間隔最長1 7.1 年 ( 第4周) ，最短7.3 年 ( 第 7周) ，平均週期為11.1年。黑子極大年又稱“太陽活動峰年”。
太陽活動週期的氣候變化。 太陽輻射是地球上能量的主要源泉，也是支配地球氣候的外因中重要的因素之一。反映在太陽黑子數的變化是，當太陽黑子數增多時，太陽活動增強，結果使地球氣溫升高； 當太陽黑子數出現特多時，有時太陽輻射反而減弱，使地球氣溫下降。氣象學家從長期的氣候變化規律中觀測到，太陽黑子活動週期的單數週與雙數週氣候變化存在著明顯的差異。在太陽黑子活動週期數的單數週， 氣候一般都是由冷轉暖；在雙數週氣候一般都是由暖變冷。 研究指出，在太陽發生耀斑大爆發後的一個月內，一些地方的
地面溫度有明顯的升高。黑子峰年和谷年或峰年、谷年附近， 會出現大範圍氣溫偏低，春寒，夏韶之氣候。我國著名氣象學家竺可楨等人曾利用大量的歷史資料，發現太陽活動頻繁，我國往往是南澇北早， 1 9 8 0 年，1 9 9 1 年正是太陽活動峰年，長江中、下游出現了嚴重的洪澇災，莊稼被淹，而北方卻千旱，伏雨奇映。
太陽活動峰年與氣候異常。根據統計分析資料表明，天氣和氣候異常與太陽黑子活動似乎有一定相關性。太陽活動峰年，大氣徑向 ( 南北向) 環流加強、發展，有利於南北冷暖空氣交換，造成溫帶氣旋活動次數增多，高空多大槽大脊活動，多暴風雪、大到暴雨、雷陣雨、冰雹等強對流性天氣。同時。當冷空氣頻繁南下時，天氣寒冷，暖空氣北上時，回暖快，升溫多。在冬春季節常有寒潮、降溫，冷雨溼雪，春寒夏涼的天氣。太陽活動與農業生產的關係極為密切，這種相關的科學依據，目前科技界還只能作一些粗淺的研究和分析。我們只有掌握和利用太陽活動規律，合理安排生產，方可奪取農業豐收。
四、瑪雅預言
關於瑪雅人預言的2012世界末日是我最感興趣的一個部分。地球上有多處跡象表明瑪雅人曾經生活在這個地球上過，可是他們為什麼消失了？在過去的時間裡，也曾有許多關於世界末日的說法，但當所被預言的那一刻真正到來時，所有的預言就不攻自破了。那麼瑪雅預言也是這樣嗎？隨著2012的漸漸來臨，關於瑪雅預言的有關事蹟、傳聞、猜測越來越多。瑪雅預言受到了前所未有的關注！
根據瑪雅曆法的預言傳說，我們所生存的世界，共有五次毀滅和重生週期——每一週期即所謂的“太陽紀”。按照這一傳說，現在我們正處在第四個“太陽紀”，而2012年左右將是“第5太陽紀”的開始；並且，當時的瑪雅人認為，在每一紀結束時，都會在我們生存的家園上演一出驚心動魄的毀滅悲劇。
瑪雅預言為何會受到如此多的關注呢？
瑪雅人認為一個月等於20天，一年等於18個月，再加上每年之中有5未列在內的忌日：一年實際的天數為365天，這正好與現代人對地球自轉時程的認識相吻合。瑪雅民族在天文學方面的成就是十分突出的。
瑪雅古國有五大預言：
1：瑪雅文明的終結。也就是他自己的末日，自己預測到了。卻改變不了。
2：汽車，飛機，火箭的出現時期。
3：大魔頭（希特勒）的出生和死亡的大致時期。
4：毀滅性戰爭的爆發時期（一二戰）。
5：2012年12月21日太陽落下以後。將不會出現。
這五大預言中的前四個都已準確的實現，如今就差世界末日這一預言。它會像前四個預言一樣準確的實現嗎？
科學家對瑪雅預言並不信以為然，他們首先利用瑪雅曆法來揭穿所謂的“世界末日”預言。瑪雅曆法並沒有結束於2012年，因此瑪雅人自己也沒有把這一年當作是世界的末日。不過，2012年12月21日（冬至）肯定是瑪雅人的一個重要日子。美國科爾蓋特大學考古天文學家安東尼-阿維尼是一名瑪雅文化研究專家。阿維尼表示，“在瑪雅曆法中，1872000天算是一個輪迴，即5125.37年。”
瑪雅人對於時間的計算比其他許多文化都要精細。阿維尼介紹說，瑪雅人曾經發明瞭所謂的“長曆法”，這種曆法把最初的計算時間一直追溯到瑪雅文化的起源時間，即公元前3114年8月11日。根據“長曆法”，到2012年冬至時，就意味著當前時代的時間結束，即完成了5125.37年的一個輪迴。長曆法於是重新開始從“零天”計算，又開始一個新的輪迴。阿維尼認為，“這僅僅是一個重新計時的思想，與我們每年元旦或週一早上重新開始一年或一週生活完全一樣。”
也有一種這樣的說法，地球環境正在遭受前所未有的破壞，2012世界末日說純粹是為了提醒人類保護地球的重要性。最近世界總是不太平靜，地震、暴雨不停侵襲著人類的家園，造成人類巨大的損失。無論2012是否真的存在，我們都應該珍惜每一天的美好生活！
五、外星文明
茫茫宇宙中，地球上的人類建立的文明是微不足道的。因為地球文明是如此短暫，人類開始創造文明才不過幾萬年，發展科學技術不過幾百年，探索航天技術不過幾十年，這和地球年齡的46億年、銀河系年齡100億至150億年相比，何異於滄海一粟。因此，我始終堅信外星人是真實存在的，他們就在我們的周圍，在某一個星球上，只是我們的科學技術還不夠發達，我們無法發現對方。
早在19世紀，人們就在想辦法和外星文明聯絡上。在20世紀的四分之一的時間中，我們已在不停地用電波轟擊太空，現在電波在所有方向上已經傳播了70光年，覆蓋了數千個恆星系統。我們可以設想，某個星球上的智慧生命，現在已經開啟收音機，正在收聽地球上的一些流行歌曲。
目前科學家一直不懈的努力著、假設著外星人的一切，外星人居住的環境或許與地球相似，但由於大氣比例不同，他們生活的星球或許比地球高溫，或許比地球潮溼，或許比地球壓強大。或許那個存在生物的星球的環境真的會像視訊中那樣，有飛鯨、跟蹤鳥、氣球草。
天文學的一切以其未知性和不確定性不停的勾起人們的求知慾望。人們不停假設、不停研究，想要知道宇宙是如何形成的？黑洞究竟是怎麼一回事？外星文明是否存在？外星人是什麼模樣？
天文學的研究對於我們的生活有很大的實際意義，對於人類的自然觀有很大的影響。本學期我選修了《天體物理概觀》這門課程，向老師繪聲繪色的講課、播放有趣的天文短片，都讓我收穫了很多關於天文學的知識，也有了不少感想，使我對天文學的定義、研究方向、研究領域、研究理論以及矮行星和中子星等重要的天體有了系統的瞭解，也豐富了我的知識體系，拓寬了我的知識面。我期待天文學取得更大的進展，也期待我國的科學事業的發展越來越好。
最後，祝老師身體健康，萬事如意！
天文學論文 篇8
天文學是一門古老的科學，自有人類文明史以來，天文學就有重要的地位，下面為大家提供了關於天文學的論文，一起來看看吧！
【摘要】示範性中學擁有較好的教學資源和硬體條件，給校本課程開發創造了有利條件。文章以江蘇省震澤中學為例，探討了開設天文實踐課的可行性。
【關鍵詞】示範性中學；天文；實踐課
示範性中學通常是所在地區教學力量比較雄厚，成績相對突出的學校，還獲得了較好的教學資源和硬體條件，很多學校配備了天文觀測裝置，個別學校甚至還有獨立的天文臺，這對於開展天文活動與相關教學提供了物質上的支援和保證。校本課程的開發和設定已經成為新課改的熱點，它對於增加學生的學習興趣，提高學生的學習能力，培養學生的創造性、批判性思維都有著獨特的作用。地理是義務教育階段學生認識地理環境、形成地理技能和可持續發展觀念的'一門必修課程，怎樣在校本課程中發揮地理學科的優勢和特色就成為教師必須考慮的問題。俗話說：“上知天文，下知地理。”天文和地理之間聯絡緊密，因而在中學開設天文實踐類的地理校本課程具有可行性。本文將對這些問題進行討論。
一、開設天文實踐課的重要意義
《高中地理新課程標準》明確指出：地理學是研究地理環境以及人類活動與地理環境相互關係的科學。1.符合新課改要求地理課程要促使學生學習、觀察、瞭解周圍的客觀世界，熟悉我們周圍的地理環境。而環境從微觀講，有我們身邊的環境，如學校環境、城市環境等，從巨集觀講，有海洋環境、地球環境等，最巨集觀的環境就要算宇宙環境了，它也是地理環境的重要組成部分，當然也屬於學生學習、觀測的內容。但由於種種原因，在現階段中學教育中，有關天文宇宙環境的學習幾乎一片空白。因此，天文觀測活動的開展，瞭解人類生活的宇宙環境就完全符合新課程改革的方向，屬於新課改的內容。2.對學生的人格和思想產生重要影響“研究”二字指明瞭中學地理教育不僅擔負著地理基礎知識的傳授，還要對學生進行智慧訓練和思想教育，形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，以及對待處理人地關係的態度和思維方式。在這些方面，天文無疑有著極大的優勢，面對浩瀚無垠的宇宙，地球不過是一顆普通的行星，人類更是滄海一粟，微不足道，根本沒有理由，也沒有資格凌駕於萬物之上。同時，天文學是一種嚴謹的自然科學，它有客觀、科學的研究方法和思維模式，會對學生的人格和思想產生重要的影響。由此可知，天文實踐課完全滿足新課改的要求，還順應了時代發展對中學地理教學的需求，這是時代發展的趨勢。因此，教師要充分認識這種變化，主觀上重視，積極應對時代的要求，把天文實踐活動開展起來。
二、天文實踐課的突出特點
1.較強的實踐操作性天文觀測是操作性很強的活動，首先要具備一定的基本條件，如觀測用的器具，天文望遠鏡及各種輔助設施；其次，觀測者要具備一定的天文理論知識，或有專職的人員指導，保證觀測活動的安全；最後，對客觀事物或現象發生過程的真實描敘、記錄，這就要求觀測者能熟練運用、操作工具儀器，準確對天體搜尋、跟蹤、觀察。2.較強的科學體驗性天文觀測有較強的思想教育性，在觀測過程中人們會自覺或不自覺地樹立科學的人生觀、價值觀。一方面，人們對神祕未知的星空充滿了敬畏幻想，如果缺少科學體驗性教育，受教育者仍然不能為社會服務、做貢獻，甚至會走向反動和愚昧，成為社會的對立面；另一方面，人們進行天文觀測時會親身地感受、體驗到閃爍的星辰是由實在的物質構成的，就連耀眼的太陽、遼闊的地球也只不過是宇宙中極普通的天體，從而建立唯物主義科學觀、人生觀，再輔以其他學科最終確立起科學的世界觀，這才是教育的根本目的和最終歸宿。3.培養學生的科學思維高中生這個年齡段恰好處於思維的形式運算階段，也是形象思維向抽象思維過渡的重要時期，科學思維方式的建立和培養顯得尤為重要。一方面，天文研究物件的特殊性決定了它必須綜合利用各學科，特別是物理、數學進行嚴密的邏輯思維分析；另一方面，在中學階段，人們習慣將地理視為文科，那麼學生就習慣用文科的思維方式進行學習，偏重於知識的記憶和背誦，不重視理解分析，但事實上地理文理兼跨，既有文科內容，也有理科知識。例如，高一上冊宇宙環境和大氣環境的學習需要學生運用空間想象力，並注重各個知識點之間的聯絡，推匯出其中的邏輯因果關係，天文的邏輯思維方法恰好有助於地理學習和地理教學。
三、天文觀測對地理教學的促進作用
地理是在中學教育階段設定的國家課程，對完善、豐富學生的知識結構有著重要的意義。高效地進行地理教學，是教師必須解決的問題。筆者從以下方面來闡述天文對中學地理教學的作用。1.改變對地理的錯誤認識傳統教育對地理的偏見，使地理明顯受到冷落。學生普遍認為學與不學無所謂，認真與不認真也無所謂，學好與學差同樣無所謂。通過學校開展的天文觀測學習，學生都有較大的轉變。其原因在於天文觀測的實踐活動較多，學習天文知識要求思維縝密，緊跟科學發展最前沿，這就不由自主地改變了對地理的偏見，實際上歐美國家都已經開設天文課。2.促進教學方式向操作化、實驗化、科學化發展教育的目的不僅僅是傳授知識，更重要的是讓學生掌握科學知識的發現、研究過程，在實踐中培養髮現問題、解決問題的能力。天文觀測恰好符合這樣的要求，讓學生自己動手利用各種天文儀器探索新知，進而推動整個學校教學更具實踐性。3.培養學生學習地理的興趣天文觀測是一種實踐活動，它改變了地理教學單一的課堂學習模式，學生能夠在自由的空間裡自主開展學習，擺脫了教室的限制，因而學生對天文觀測的積極性非常高。從江蘇省震澤中學天文小組的各項活動情況來看，都有半數以上的學生報名參加，並形成一大批活躍骨幹分子。例如，去年11月18日晚上，學生為了觀看獅子座流星雨，徹夜不眠，與地理教師共同在學校操場上記錄了美麗、壯觀的天文現象。自此，師生不僅結下了深厚情誼，而且學生在學習地理時更加認真、專注，學習興趣和積極性有很大提高。4.培養學生的邏輯思維能力不同的學科存在較大的差異，不僅表現在研究物件、研究方法上，思維的差異也是重要方面。地理偏重於綜合性思維，往往疏於推理性思維，而新時代要求人們平衡發展，各方面的素質均衡。因此，天文學的推理思維就成了地理教育不足的有益補充。5.提高教師的教學能力天文學涉及許多相關學科，如物理、數學、機械自動化等。這就要求教師努力鑽研，擴大知識面。另外，天文的獨特性也要求教師在教學內容安排、課程結構設計、教學方法的選擇上下功夫。總的來講，它會顯著提高地理教師的教學能力。
四、開展天文教育的途徑和要求
1、實踐活動課程化在天文教學中，要安排足量的實踐活動，並用課程的形式將之固定、數量化，這樣才不流於形式和口號，紮紮實實地落到實處，真正發揮天文教學的重要作用。
2、教學管理制度化天文教學要有學期計劃和活動安排，做到時間、內容、活動方式、輔導教師、活動效果評估逐項落實，並做好教材、教學雙保證。學校要把教學計劃檢查、教學工作的督導、教學成績的總結和評估作為常規工作的重要環節。
3、教學研究課題化適當開展研究性學習，並將其作為課題內容，由師生共同完成，形式可以多樣化，如組建天文協會、興趣小組等。為學生將來的發展奠定基礎、指明方向，真正培養學生的能力，落實素質教育。隨著經濟水平的發展，在我國東部的大部分中學已具備開展天文教學的條件，這不光是經濟發展的結果，更主要是時代的要求及天文字身的特點共同作用的需要。
天文學論文 篇9
摘要：天文學是一門最古老的科學，他一開始就和人類的勞動和生存密切相關。他同數學、物理、化學、生物、地學同為六大基礎學科。大地天文學也是由來已久，從公元前開始到現在，從用傳統的方法到現在的各種精密的測量儀器，經歷了翻天覆地的變化。本文主要從大地天文學的基礎概念入手，主要利用大地天文學 只是來測定經緯度和其他，從而確定地面點的位置。基礎知識主要有天球上基本的概念，天球與地球的關係以及天球與地球座標系的關係與轉換，運用這些關係，確定的一些大地天文學的測量方法和在各種方面的應用。
關鍵字：大地天文學，天球座標系，座標系轉換，測量方法與應用
Abstract: astronomy is a one of the oldest science, he started and is closely related to the ministry of Labour and survival of human beings. He with mathematics, physics, chemistry, biology, study as the six basic subjects. Astronomy earth also has a long history, from the beginning to now, from the traditional way to the present all kinds of precision measuring instruments, undergone earth-shaking changes. This article mainly from the basic concept of the astronomy, the main use of the land of astronomy is to determine the latitude and longitude and the other, to determine the position of the ground points. Basic knowledge is mainly on the basic concept, the celestial sphere celestial's relationship with the earth and the relationship between the celestial coordinate system with earth and transformation, using these relationships, determine some of the astronomy measurement on the methods and applications in various aspects.
Key words: the astronomy, celestial coordinate, coordinate transformation, measuring method and application
目 錄
摘 要 ......................................................................................................................... 1
一 、大地天文學基本概念 ......................................................................................... 1
二 、大地天文學的發展概況 ..................................................................................... 1
三 、天球的基本概念 ................................................................................................. 2
3.1天球的定義 ......................................................................................................................... 2
3.2 天球的分類 ........................................................................................................................ 2
3.3天球的兩個特性 ................................................................................................................. 2
3.4 關於天球的基本知識 ........................................................................................................ 2
四 、天球與地球的相關關係......................................................................................................... 3
4.1 天球上與地球公轉有關的圈、線、點 .......................................................................... 3
4.2 天球上與地球自轉有關的圈、線、點 .......................................................................... 5
五 、天球座標系 ............................................................................................................................ 6
5.1 天球座標系分類 .............................................................................................................. 6
5.1.1 地平天球座標系 ................................................................................................... 7
5.1.2 時角天球座標系 ................................................................................................... 8
5.1.3 赤道天球座標系 ................................................................................................... 9
5.1.4 黃道天球座標系： ............................................................................................... 9
5.2 天球座標系之間的轉換 .................................................................................................. 9
5.2.1 天文座標與天球座標之間的關係 ..................................................................... 10
5.2.2 地平座標與時角座標之間的關係 ..................................................................... 10
5.2.3 天球直角座標系及其轉換 ................................................................................. 11
六 、大地天文學的方法及應用................................................................................................... 13
參考文獻 ........................................................................................................................................ 15
大地天文學
一 、大地天文學基本概念
大地天文學是天文學的一個分支,也是大地測量的一個重要組成部分。它的重要任務,是用天文方法觀測天體的位置來確定地面點在地球上的位置(經緯度)和某一方向的方位角,以供大地測量和其他有關的科學技術部門使用. 這是天體測量學與大地天文學的邊緣學科，在測站（通常稱為天文點）使用天體測量儀器觀測天體以測定天文經度和緯度，也可測定測站至相鄰固定目標的方位角從而確定測站的子午線。
大地天文學的傳統課題包括：
①測定地面點的天文經度，就是在同一瞬間測定地面上一點與本初子午線上的地方時之差。該點上的時刻可使用經緯儀、中星儀、稜鏡等高儀以及照相天頂筒等儀器測定；本初子午線上的地方時則可通過收錄無線電時號求得。
②測定地面點的天文緯度。這等同於測定地面點的天極高度。該點的緯度可使用帶有緯度水準的經緯儀、天頂儀、稜鏡等高儀以及照相天頂筒等儀器測定。
③地面目標方位角的測定。這等同於確定某天文點的子午線方向。觀測恆星，測定其時角，算出它的方位角，然後測定該瞬間恆星與地面目標之間的水平角，從而得到目標的方位角。這些任務都包含對各種誤差的分析及對削弱和消除誤差的研究。近代已能測定地面點在以地心為原點的三維直角座標系中的地心直角座標，用諸如甚長基線干涉測量、鐳射測距、全球定位系統測量等技術，精度可達幾釐米量級。
二 、大地天文學的發展概況
大地天文學是天文學中發展最早的一個分支。公元前3世紀，古希臘天文學家用觀測夏至日正午太陽高度的方法測定了子午線的長度。公元8世紀，中國天文學家一行(本名張遂，683～727)等通過觀測北極星高度推算出了子午線1°的弧長。元代天文學家郭守敬(1231～1316)組織過全國範圍的緯度測量。然而，直到17世紀光學望遠鏡、測微器與天文鐘問世以後，才形成精密的大地天文學。現代大地天文學的測量裝置包括天文觀測儀器、守時儀器、記時儀器和無線電接收機。 天文觀測儀器主要是全能經緯儀，也可用中星儀和稜鏡等高儀等。守時儀器已全部採用石英鐘。記時儀器用以記錄觀測恆星的時刻。無線電接收機則用以收錄時號。為提高觀測精度和效率，各國都在研製新的觀測儀器，例如美國的自動天文定位系統、方位角監測儀，義大利的天頂攝影機等。
三 、天球的基本概念
3.1天球的定義
各個天體同地球上的觀測者的距離都不相同。天體和觀察者間的距離與觀測者隨地球在空間移動的距離相比要大得多，人的肉眼分辨不出天體的遠近，所以看上去天體似乎都離我們一樣遠，彷彿散佈在以觀測者為中心的一個圓球的球面上（站心天球）。實際上我們看到的是天體在這個巨大的圓球的球面上的投影位置，這個圓球就稱為天球。
3.2 天球的分類
文學上就將以空間某一點為中心，以無限大為半徑，內表面分佈著各種各樣天體的球面稱為天球。天球是研究天體的位置和運動而引進的一個半徑為無限大的假想圓球，想象中所有天體都附著在天球表面上。根據所選取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等。
3.3天球的兩個特性
由於天球的半徑可視為無窮大，在空間任何有限的距離與天球半徑相比，都微小到可以忽略不計。因此天球具有下面兩個特性：
1)相距有限距離的所有平行直線，向同一方向延長與天球交於一點。
2)相距有限距離的所有平行平面天球交於同一大圓。
3.4 關於天球的基本知識
觀測者所能直接辨別的只是天體的方向。在球面上處理點和弧段的關係，比在空間處理視線方向間的角度要簡便得多，在天文學的一些應用中，都用天體投影在天球上的點和點之間的大圓弧段來表示它們之間的位置關係。天球的半徑是任意選定的，可以當作數學上的無窮大。
我們站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都離我們一樣遠。星星就好
像鑲嵌在一個圓形天幕上的寶石。實際上星星和我們的距離有遠有近，我們看到的是它們在這個巨大的圓球球面上的投影，這個假想的圓球就稱為天球，它的半徑是無限大。而地球就懸掛在這個天球中央。星星在天空中移動的方向並不是雜亂無章的，而且星座的形狀並不會改變。星星從東方的地平線爬上來，爬到最高點（中天），然後往西方沉下去。看起來就像整個天球圍繞著地球旋轉一樣。相信大家都明白，地球並不是宇宙的中心，星體並不會繞著地球轉。星體在天空中繞著我們旋轉，是因為地球自轉而產生的錯覺，天球本身是不會移動的。我們身在地球中，並不會感覺自己在轉動的，就好像們乘坐火車時看見窗外的景物向後移動，而並不感覺到自己在移動中。
天球是一個直觀的假象球，其形成的原因是人的肉眼分辨不出天體的遠近。設在地球中心照準空間遠近不等的天體，將各天體方向線延長與天球相交的各投影點稱為各天體在天球上的位置。顯然，就存在有兩個或多個天體在天球上的投影位置是重合的。
四 、天球與地球的相關關係
4.1 天球上與地球公轉有關的圈、線、點
黃道在天球上的位置較難確定。所謂黃道是指地球繞著太陽執行的公轉軌道平面無限擴大與天球相交截出的大圓，它也是地球公轉軌道在天球上的投影。地球每年繞太陽執行一週，但在地球上的人們看來，卻好像是太陽在天空眾星之間繞地球轉圈。因此，黃道也就是太陽每年在天球上所作視運動的路線。
黃道面是地球繞太陽系質心運動的平均軌道平面，將這一平面延伸與天球相交的大圈稱為黃道；過天球中心作一條直線垂直與黃道面，這條直線與天球相交於K和K′兩點，靠近北天極的K點稱為北黃極，靠近南天極的K′點稱為南黃極。黃道面與赤道面的夾角稱為黃赤交角，一般用ε來表示，其值約為23.5。天球上距離黃道90°的兩點，即黃道軸與天球相交的兩點，稱黃極。靠近北天極的一點叫北黃極（通常用K表示），靠近南天極的一點叫南黃極（通常用K′表示）。
二分點和二至點：天球上黃道與赤道相交於和兩點，稱為二分點，即春分點
和秋分點。在黃道上距春分點和秋分點90的兩個點稱為二至點，即夏至點和冬至點，其中在赤道以北（最北）的那一點稱為夏至點。在赤道以南（最南）的那一點 稱為冬至點。
二分圈和二至圈：在天球上通過天極、春分點和秋分點的大圈，稱為二分圈。在天球上通過天極、夏至點和冬至點的大圈，稱為二至圈。
4.2 天球上與地球自轉有關的圈、線、點，我們要經常用到的基本圈、線、點為：
天軸和天極：通過天球中心（這裡為測站點）而與地球瞬時自轉軸pp′相平行的直線PP′稱為天軸，它與天球相交的兩點P和P′稱為天極。相應地球北極p的一點P稱為北天極，相應地球南極p′的一點P′稱為南天極。
天頂和天底：測站的瞬時鉛垂線ZZ′與天球相交於Z和Z′兩點，在觀測者頭頂上方的Z點稱為天頂，與天頂相對的Z′點稱為天底。
天球地平面和天球地平圈：通過天球中心而垂直於測站瞬時鉛垂線ZZ′的平面ESWN稱為天球地平面，它與天球相交的大圈稱為天球地平圈。
天球上的主要圈、線、點
天球赤道面和天球赤道：通過天球中心而與天軸PP′垂直的平面EQWQ′稱為天球赤道面（簡稱赤道面），它與天球相交的大圈EQWQ′稱為天球赤道（簡稱赤道）。其中在天球地平面之上的赤道圈上的點Q稱為赤道上點；與赤道上點Q相對應的另一點Q′稱為赤道下點。
天球子午面和天球子午圈：由測站鉛垂線ZZ′和北天極P所決定的平面PZP′Z′N稱為天球子午面（或稱天文子午面），它與天球相交的大圈稱為天球子午圈（或稱天文子午圈）。也可以說通過測站天頂Z和北天極P的大圈即為測站的天文子午圈。其中包含天頂Z和赤道上點Q的半圓PZQSP′稱為上子午圈，相對的另一半PNQ′Z′P稱為下子午圈。
子午線和四方點：天球子午面與天球地平面垂直，它們的交線NS稱為子午線。子午線與天球相交於兩點，靠近北天極的那一點N稱為北點，和它相對的另一點S稱為南點。觀測者面向北，在右方地平圈上距南北點各90度的E點稱為東點，在左方與東點相對稱的一點W稱為西點。東南西北四個方向點稱為四方點。東西兩點也是天球赤道圈與天球地平圈的兩個交點。
垂直圈和卯酉圈：通過天頂和天底的任意大圈，例如ZbZ′稱為垂直圈。其中過東西點的垂直圈稱為卯酉圈。
時圈：通過北天極和南天極或包含天軸的任意大圈，例如PbP′稱為時圈。 我們在地球上隨著地球的自轉而不停地繞著地球自轉軸由西向東旋轉。所以我們相對地看到地球上的日月星辰都像隨著天球繞著地球由東向西旋轉，每日旋轉一週。因而產生天體東昇西落的現象。這種直觀的由於地球由西向東自轉而產生的天球或天體的視運動，稱為天球週日視運動或天體週日視運動。
在週日視運動中不變的圈、點為：南北天極、地方性圈、點（如：子午圈、地平圈、天頂、天底、四方點等）。赤道則在赤道面上原位旋轉。其他的圈線點則均繞天軸旋轉。
五 、天球座標系
5.1 天球座標系分類
為了表示天體在天球上的位置和進行天文測量的需要，需在天球上建立球面座標系。要建立天球座標系，須首先確定兩個基本要素，如圖（5-1）所示：
1）基本平面，由天球上某一選定的大圓所確定。大圓稱為基圈，基圈的兩個幾何極之一作為球面座標系的極。
2）原點，由天球上某一選定的過座標系極點的大圓與基圈的交點所確定。 天體在天球座標系中的位置由兩個球面座標標定，如圖（5-1）所示：
1）經向座標，作過該點和座標系極點的大圓稱為副圈（或終圈），從原點到副圈與基圈交點的弧長為經向座標。
2）緯向座標，從基圈上起沿終圈到該點的大圓弧長為緯向座標。天球上任何一點的位置都可以由這兩個座標唯一地確定。這樣的球面座標系是正交座標系。對於不同的基圈和原點，以及經向座標所採用的不同量度方式，可以引出不
同的天球座標系，常用的有地平座標系、赤道座標系、黃道座標系和銀道座標系等。
地平天球座標系是一種最直觀的天球座標系，和我們日常的天文觀測關係最為密切。取測站的地平圈作為基圈（橫座標圈），子午圈作為次圈（縱座標圈），南點為原點的球面座標系，稱為地平座標系。它用地平緯度（高度）h或天頂距Z和地平經度（方位角）A來表示天體在天球上的位置。
地平高度h和天頂距z:過天體ζ作一個垂直圈，設它與地平圈相交於A點。
從A點沿垂直圈量至天體ζ的弧距Aζ稱為天體的地平高度、或地平緯度、或垂直角，常用h表示。h從地平圈起算，向天頂量為正，向天底量為負，其值由0到±90。
由天頂至天體的弧距離Zζ，或在天體垂直面上的平面角∠ZOζ，稱為天體的天頂距，一般以z表示，其取值範圍為0到180恆為正。
天頂距與地平高度的關係是：
地平方位角A：通過天體的垂直面與測站的子午面所夾的二面角∠SZA，或在天球地平面上的平面角∠SOA，或大圓弧距SA稱為天體的地平經度（方位角），用A表示。
地平方位角的量算方法：由南點S起算，沿地平圈向西量，取值範圍為0到360恆為正；或者由南點S起算，分別沿地平圈向東、和向西量，且約定向西量為正，向東量為負，其值由0到±180。
時角座標系的基圈是赤道，次圈是子午圈，原點是上點Q（即赤道與子午圈的交點）；此座標系用赤緯和時角來表示天體在天球上的位置。
赤緯δ：通過天體ζ作一時圈，設它與赤道交於點T。由T點沿時圈量至天體ζ的弧距Tζ，稱為天體的赤緯，以δ表示。
赤緯的量度方法：從赤道起算，沿時圈向北天極量為正，向南天極量為負。其值範圍：0到±90 。
時角t：通過天體的時圈面與測站的子午面所夾的二面角∠QPT、或大圓弧距QT稱為天體的時角，用t表示。
時角的量算方法：由上點Q起算沿赤道向西量，取值範圍為：0到360，或0到24小時；或者由上點Q起算，分別沿赤道向東西量，由0到±180，或0到±12小時，且約定向西量為正，向東量為負。
赤緯與週日視運動、測站無關，時角與週日視運動、測站有關有。測量時必須說明時刻。否則毫無意義。
5.1.3 赤道天球座標系
赤道座標系的基圈是赤道，次圈是過春分點的極分圈，原點為春分點γ。 此座標系用赤緯δ和赤經α來表示天體在天球上的位置。
赤緯δ：同時角座標系。
赤經α：過春分點作一極分圈（即過春分點的時圈），並通過天體ζ作一時圈，設它與赤道交於T點。則天體ζ的時圈面與極分圈面
所夾的二面角∠γPT，或大圓弧距γT稱為天體的赤經，以α表示。
赤經的量度方法：從春分點γ起算，沿赤道按反時針方向（即與週日視運動相反的方向）計量，0到24小時。
5.1.4 黃道天球座標系：
黃道座標系的基圈是黃道，次圈為過春分點和黃極黃經圈，原點為春分點γ； 它用黃緯β和黃經l來表示天體在天球上的位置。
黃緯β：通過天體ζ作一黃經圈，設它與黃道交於R點。由R點沿黃經圈量至天體ζ的弧距Rζ稱為天體的黃緯，以β表示。
黃緯的度量方法：從黃道起算，沿黃經圈向北黃極量為正，向南黃極量為負。其值：0到±90。
黃經λ：過春分點作一黃經圈（即過春分點和黃極的大圈），則天體ζ的黃經圈面與過春分點的黃經圈面所夾的二面角∠γKR，或大圓弧距γR稱為天體的黃經，以λ或l表示。
黃經的量度方法：從春分點γ起算，沿黃道按反時針方向計量，0到±360。
5.2 天球座標系之間的轉換
天球座標系是天文學中描述天空中物體位置的座標系。類似於我們在地球表面上用到的地理座標系。天球座標系隨著投影到天球上的座標格網的不同而不同，沿著大圓將天空分成兩個相等的半球的平面稱為基礎平面，而這種座標系僅
僅會因為基本面的不同而不同。每個座標系的名字是根據基本面的選擇而定的。
5.2.1 天文座標與天球座標之間的關係
測站的天文緯度定義為測站的瞬時鉛垂線與地球赤道面之間的夾角；測站的地球天文子午面定義為測站的瞬時鉛垂線和地球瞬時北極所決定的平面；而測站的天文經度定義為格林尼治天文臺的地球天文子午面與測站的地球天文子午面之間的二面角。另外，測站的地球天文子午面投影到天球上就是測站的天球子午面，而地球赤道面與天球赤道面平行（或在天球上重合）。
天球座標與天文座標間存在兩個重要關係：
1）測站的天文緯度等於北天極的地平高度，也等於測站天頂的赤緯，即：
Φ = z + δ = δz
2）地面A、B兩地同時觀測同一天體的時角之差（tA - tB），等於A、B兩地的天文經度之差（λA - λB），即：
A - λB = tA - tB
顯然，若測站與各林尼治天文臺同步觀測一天體，則有λA – λG = tA – tG ，但λG = 0，故有：λA = tA – tG
由此可知，地面上任意一測站的天文經度，等於測站與各林尼治天文臺在同一瞬間觀測同一天體的時角之差。
5.2.2 地平座標與時角座標之間的關係
由天頂Z、北天極P和天體ζ為頂點構成的球面三角形稱為定位三角形（也稱天文三角形），區域性圖見圖（5-5）。
在此定位三角形中，各邊、角的數值如下：
= 900 – δ，
而∠PζZ = q 一般稱為星位角。
根據球面三角形的邊餘弦公式可得：
根據正弦公式可得：
根據五元素公式可得：
及關係式：
因此，天體的地平座標z、A和時角座標t、δ與測站的天文座標φ存在以上關係。 = 900 – φ， = z ∠ζPZ = t， ∠ζZP = 1800 - A
5.2.3 天球直角座標系及其轉換
地平直角座標系：座標原點在天球中心，Z軸指向天頂Z，X軸指向地平座標系的原點—南點S，由於地平方位角是由南點順時針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應該在X軸的右側指向西點W。地平直角座標系形成左手系。天體的直角座標與其地平座標的關係為：
時角直角座標系：座標原點在天球中心，Z軸指向北天極P， X軸指向時角座標系的原點—赤道上點Q，由於時角是由上點Q順時針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應該也在X軸的右側指向西點W。時角直角座標系形成左手系，天體的直角座標與其時角座標的關係為：
可見時角直角座標系與地平直角座標系有共同的Y軸，兩個座標系X軸或Z軸之間的夾角為測站的天文餘緯度，即：900 – φ。
赤道直角座標系：座標原點在天球中心，Z軸指向北天極P，X軸指向時角座標系的原點—春分點γ，由於赤經是由春分點γ逆時針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應該在X軸的左側90。赤道直角座標系形成右手系，天體的直角座標與其赤道座標的關係為：
可見赤道直角座標系與時角直角座標系有共同的Z軸，兩個座標系X軸或Y軸之間的夾角為春分點的時角tr ，即地方恆星時S。
黃道直角座標系：座標原點在天球中心，Z軸指向北黃極K，X軸指向黃道座標系的原點—春分點γ，由於黃經是由春分點γ逆時針量起（從Z軸往下看），因此Y軸應該在X軸的左側90。黃道直角座標系形成右手系，天體的直角座標與其黃道座標的關係為：
可見黃道直角座標系與赤道直角座標系有共同的X軸，兩個座標系Z軸或Y軸之間的夾角為黃赤交角ε。
根據前面講述的座標旋轉矩陣方法，可匯出天球座標系之間的轉換關係式。 時角直角座標與地平直角座標之間的關係：
赤道直角座標與時角直角座標之間的關係：
黃道直角座標與赤道直角座標之間的關係：
可見只要知道測站的瞬時天文緯度φ和觀測瞬間的地方真恆星時s，就可將觀測天體的地平座標h和A轉換成赤道座標α和δ，反之亦然。
六 、大地天文學的方法及應用
大地天文學的主要任務是研究精確測定天文點的天文經緯度、方位角以及地方恆星時的理論和方法。已實現天文定位的地面點叫天文點。定位方法都是在測出某些天體的某些量(如天頂距z、高度h、方位角A或天體通過特定平面的時刻T) 後求解天文三角形。測定緯度的方法常用天頂距差法(或稱太爾各特法)和等高法。無線電時號法與中天法專門用於測定經度。多星等高法則可同時測定經度與緯度。恆星時角法用於測定方位角。這些測定法在軍事上得到廣泛應用。軍用地圖的編繪、火炮射擊目標的迅速定位和導彈等武器發射的準確性等，都需要用到它們。大地網的定向、測角的驗核、部隊戰鬥隊形各要素的大地聯測和部隊戰鬥行動的測繪保障等工作，也都離不開天文定位資料。工程建設、海洋開發、國土整治、科學研究、軍事測繪都需要進行大地網的佈設。天文經緯度與大地測量結果相比對，可獲得點位的垂線偏差，這是研究地球形狀和大地水準面結構的必要引數。測量天文方位角可確定地面子午線的方向。天文方位角還可用以推算大
地方位角，從而控制大地網中的累積誤差。大地天文學的測量精度通常在0.5″以下，固定的天文儀器則可達 0.05″ 左右。在保障軍事行動的近似測量中，也可使用中、低精度的經緯儀，天文鐘則可用精密秒錶代替。
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天文學論文 篇10
中國是世界上最早進行天文觀測和記錄的國家之一。中國古代帝王自稱為天子，並且在歷代王朝中都設有專門的官員進行天文觀測，由此可見古代天文學在我國政治和社會生活中的重要作用。在秦代，負責天文學研究的官員被稱為太史令，以後歷代多沿襲這一稱呼並稍有變化，到明清時期，天文觀測主要由欽天監這一專門機構負責。
天文學和數學、農學、醫學被公認為中國古代最發達的四門自然科學。中國古代天文學的很多成就不僅在當時處在世界前列，即使在現代，許多觀測資料仍然具有十分重要的研究意義，有些資料更是我國所獨有。相比中國古代天文學，西方天文學在16世紀以前發展較緩慢，只是在近幾百年隨著其他自然科學的發展才取得突破性進展。
中國古代天文學早在新石器時代已經開始有所萌芽，在中國出土的彩陶中，有不少上面已經繪有太陽和月亮的圖案，代表了古人原始的天文學觀念。中國進入奴隸社會以後，在夏商周三代，天文學更是有了飛躍式的發展。在河南安陽殷墟出土的甲骨中，我們可以看到大量關於商代天文觀測的記錄。根據當地出土的甲骨，我們知道商代將一年分為十二個月，閏年十三個月。同時甲骨上已經有了關於日食、月食和星辰的記載，這可能是世界上最早的有文字可考的天文學資料了。商代的歷法被稱為陰陽曆，是迄今為止已知的較為完整的一部最早的歷法。同時，商代用干支記日，數字記月，每一個月又被分為三旬。由此可知，早在商代，我國已經建立起一套較為完善的天文曆法系統。戰國秦漢時期百家爭鳴，也是我國天文學取得巨大進展的一個輝煌時期。戰國時編著的《甘石星經》，是世界上最早的天文學著作。西漢時期，出現了許多新的天文觀測的儀器，並在天文學理論方面提出了“渾天說”。隋唐時期，我國進行了世界上最早的子午線長度實測。宋元時期我國創制了《授時歷》，並製作了簡儀等新的天文觀測儀器。明清時期我國天文學處於衰落階段，西方天文學興起，這一時期主要是翻譯國外天文學著作。
在我國古代天文學研究中，星象觀測一直是一項重要內容。中國古代的正史中有專門記載天文資料的部分叫做天文志，其中就包括星象觀測的方法、觀測的儀器和星象觀測的記錄。在星象觀測中，天文儀器一直髮揮著重要的作用。中國古代的天文儀器種類繁多，各個功用也不相同，主要有用來計時的工具、用來觀測星象的工具、用來制定曆法等幾種，具有代表性的有圭表、渾儀和簡儀等。
除此以外，古代中國人還設計了地平經緯儀，赤道經緯儀，黃道經緯儀等許多儀器進行天文觀測。在我國天文學發展的歷程中，天文儀器的不斷革新，極大地推動了天文觀測的發展，也為我國天文學歷法的發展提供了可靠的依據。
我國古代天文曆法起源得非常早，從最早的成文曆法《四分曆》開始，後又經多次曆法改革，其不斷得到完善和發展。據統計，我國從古至今使用過的歷法有一百多種，不管有多少種曆法，都可以分別歸到陰曆、陽曆、陰陽合曆三大系統當中。陽曆是以地球繞太陽公轉的週期為計算基礎的；陰曆則以月亮繞地球的公轉週期為計算的基礎；陰陽合曆是調和太陽、地球、月亮的運轉週期制定的歷法。其中，《太初曆》是中國有完整資料的第一部傳世曆法，與《四分曆》相比，其進步之處主要表現在以正月為歲首，將我國獨創的二十四節氣分配於十二個月中，並以沒有中氣的月份為閏月，從而使月份與季節配合得更合理；同時行星的會合周期測得也較準確。到東漢末年，劉洪制定了《乾象曆》，第一次將月球執行有快慢變化引入曆法。在天文曆法方面，有三位科學家做出過非常傑出的貢獻，他們是祖沖之、僧一行、郭守敬，他們極大地推動了中國曆法的改革和發展。
在祖沖之以前，人們使用的歷法是天文學家何承天編制的《元嘉歷》。祖沖之通過自己多年的觀測，發現了《元嘉歷》中存在的許多錯誤，並編制了新的《大明曆》。在新曆法中，他首次將歲差引進到曆法中，區分出了迴歸年和恆星年，並且通過多年的觀測，得出了木星每84年超辰一次的結論。僧一行修訂的《大衍曆》是一部具有創新精神的歷法，它繼承了中國古代天文學的優點和長處，對不足之處和缺點作了修正，因此，取得了巨大成就。它比較正確地掌握了太陽在黃道上運動的速度和變化規律。此外，僧一行還組織在全國13個點的天文測量，並在觀測的資料中得到了北極高度相差一度，南北距離就相差351裡80步(約合131.3千米)的結論，這個資料在當時世界上是非常領先的。郭守敬的主要貢獻也是在曆法編著方面，他編著了中國一部很精良的歷法《授時歷》，為了編撰這部曆法，他分析研究了以前的幾十部立法，並設計和建造了許多新的天文儀器。
在天文理論方面，我國古代人民也取得了輝煌的成就。特別是在兩漢時期，人們對宇宙的認識不斷深化，提出了“渾天說”，認為“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居於內”。進而又有人提出了“宣夜說”，認為天沒有固定的邊際，無邊無際，模糊地提出了宇宙的無限性。著名的中國科技史學家李約瑟先生在其所著的《中國科學技術史》天文學卷中，曾為“宣夜說”專設一節，盛讚這種宇宙模型，認為這種宇宙觀非常進步，與同時期的希臘任何學說相比都毫不遜色。雖然如此，但是我們必須承認“宣夜說”並不是一種正確的宇宙模型，而且對古代中國產生的作用也遠沒有“渾天說”大。在我國古籍《周髀算經》中，古代中國人還建立了“蓋天說”的宇宙模型。這種模型提出了大地與天相距80,000裡；大地中央有高大的柱形物；日月星辰在天上環繞北極作平面圓周運動等9個觀點。特別值得一提的是，這種宇宙模型與古代印度的宇宙模型具有驚人的相似性。在中國古代，人們為了弄清楚人與宇宙的關係，還提出了各種假說，每種假說都不乏支持者。從公元前100年開始直到唐代，人們為了探究宇宙奧祕，圍繞這些假說進行了持續的爭論，其中有不少我們所熟悉的古代科學家為自己支援的觀點著書立說。同時，人們還探討了日食，月食，太陽和地球的距離等很多問題。如我們熟知的“兩小兒辯日”的故事，其中就表達了古代人對太陽與地球關係的思考。由於“渾天說”不能很好地解釋月食的現象，所以歷代很多天文學家都去努力思考，試圖解決這個問題，並提出了許多猜想，其中以張衡在《靈憲》和朱熹在《朱子全書》中的猜想最具代表性。
在中國古代，天文學與星象具有非常密切的關係，並以天人感應為哲學基礎，形成了中國古代很具特色的占星學。占星學在古代的主要功能是昭示天命及其變化，為當權者的統治提供理論基礎。天命如果有所改變，就會通過天象昭示天下。所以古代帝王非常重視天象的變化，堯帝“曆象日月，敬授人時”(《尚書?堯典》)，舜帝“在璇璣玉衡，以齊七政”(《尚書?舜典》)都被作為重大事件記錄在冊。
中國古代天文學不僅在當時取得了巨大的成就，而且為我們留下了許多寶貴的資料。如在20世紀四十年代初，金牛座蟹狀星雲被天體物理學家認出是公元1054年超新星爆發的痕跡，而在我國古籍中已經找到了關於這次爆發詳細的記載。我國古代文獻中保留了大量世界獨有的天文記錄，但是在20世紀以前，對我國古代天文學資料的研究並不充分。
對於中國古代天文資料的研究，早期主要由一批海外歸來的學者進行，他們做了許多開創性的工作，創辦了許多介紹中外天文學的期刊，使中國天文學資料的研究逐步專業化，並形成了天文史學這一新的研究學科。新中國成立後，中國天文史學的研究終於走上正軌，出現了一批國際知名的天文史學家，他們著書立說，考證許多中國古人傑出的天文學貢獻，所以我們現在才可以看到我國古代如此輝煌的天文學成就。
天文學論文 篇11
中國古代的天文和曆法，具有政治象徵意義。頒佈曆法，標明正朔之所在，是政權正當性的表現。曆法又與農時節氣密不可分，是非常實用的知識。而要調整曆法，就必須觀察天文。中國古代是陰陽合曆，既要考慮月相週期，又要考慮二十四節氣和四季的變化，必須保持每隔一段時間修訂曆法。唐朝有天文學家、數學家僧一行借鑑印度曆法編撰《大衍曆》；元代有郭守敬吸收回回曆法，製作《授時歷》。
明崇禎二年 （1629 年 ），欽天監據大統歷、回回曆推算日食皆不驗，曾向利瑪竇學習曆法天文的徐光啟，以新法推算，預測“五月七年級日，順天府日食，二分有餘，不及五刻”.結果獲得驗證。說明又到修訂曆法的當口了。
禮部乃奏請開局修歷，禮部侍郎徐光啟領銜，耶穌會士龍華民、鄧玉函、羅雅谷、湯若望等，先後被聘入局。其實，早在利瑪竇在北京時，朝廷已因大統歷預報天象屢次失誤而持續多年議論改歷。加之弘治以來逐漸放開“私習天文”之禁，這就為西洋天文曆法技術提供了立足機會。
利瑪竇曾自薦修歷，未被理會。但他並不灰心，而是強烈要求羅馬派遣精通天文學的耶穌會士來中國，陽瑪諾、熊三拔、鄧玉函等都可能是因此來到中國的。來華耶穌會士成為一個天文學造詣很高的群體，令與他們接觸的不少中國官員傾倒，以致多次主動上書，推薦耶穌會士參與修歷。
1629 年這次欽天監官員用郭守敬的方法推算日食，再次失誤，才出現中西學者聯合修撰新曆的局面，並於1634 年撰成《崇禎曆書》。《崇禎曆書》修成後，又經過8 次實測，以及與保守派的數次較量，崇禎確信西方天文學方法的優越，決定頒行。可惜，此時遭遇易代鼎革之變，竟未克進行。
清軍進京後，“奉天承運”,迫切需要頒佈新曆，以明正朔。湯若望將《崇禎曆書》作了刪改、補充和修訂後，自費刻印獻上，改名為《西洋新法曆書》，給順治皇帝獻上一份厚禮，於是清廷即刻頒行。康熙時去“西洋”二字，改題《新法曆書》。
《崇禎曆書》涉及到西方天文學理論，行星執行觀測和計算的資料表格、必備的天文數學知識、天文儀器的製造與使用以及中西度量單位的換算。其理論部分《法原》總篇幅的 1/3,系統介紹西方古典天文學理論和方法，包括日、月、五星、恆星的執行規律，球面天文學原理，著重闡述托勒密、哥白尼、第谷 3 人的工作，大體未超出開普勒行星運動三定律之前的水平，但也有少數更先進的內容。
《崇禎曆書》所參考的天文學著作，已明確考證出的以17 世紀初期的作品居多，而最晚近的是1622 年出版的作品。西方几種主要宇宙模式理論，明末都已傳入中國，包括亞里士多德的“水晶球”體系、托勒密的行星系說、第谷宇宙模型、哥白尼的日心地動說。
關於哥白尼的日心地動說，在 1760 年耶穌會士蔣友仁向乾隆進獻《坤輿全圖》前，就已經引用和介紹到中國，但蔣友仁的《坤輿全圖》明確宣稱托勒密體系是錯誤的，第谷的理論不如哥白尼的正確。與此不同的是，《崇禎曆書》雖然引用了哥白尼《天體執行論》中 27 項觀測記錄中的 17 項，對《天體執行論》中的有些章節甚至直接翻譯，對其日心地動說的重要內容也有所披露，但對日心說卻持否定態度，認為哥白尼用來論證地動的理由，不具說服力。
哥白尼1543 年發表《天體執行論》，其宇宙觀從學理體系說雖屬先進，但直到 17 世紀都還沒有取得令人信服的優勢。特別是哥白尼在儀器製造、觀測技術和精度方面並不出眾，他的日心說對曆法制訂影響不大。與觀測精準的第谷學說相比，哥白尼學說對於修歷缺乏實用性。這不僅說明了國人選擇西學中的實用主義傾向，為蔣友仁潤色文字的錢大昕和作序的阮元都對哥白尼學說持否定態度；而且也說明中國學者將科學修歷的技術實踐，轉向探索自然奧祕的天文學理論興趣，仍然存在一道鴻溝，後者必須有更多的社會制度條件加以配合。
天文學論文 篇12
1.導言
說到西方古典觀測天文學，對此稍有了解的人會立即聯想到著名的丹麥天文學家第谷·布拉赫（TychoBrahe）。他對星體位置的精確和詳細的觀測直接促成了其助手約翰內斯·開普勒（JohannesKepler）發現行星運動的三大定律，而這又進一步幫助艾薩克·牛頓（IssacNewton）奠定了經典力學的基礎。如果說牛頓的名言“站在巨人們的肩膀上”的確具有正面含義的話，那麼，第谷無疑是這些巨人中的一個（文獻中對第谷·布拉赫的簡稱不統一，有稱布拉赫，有稱第谷，本文采用後者）。第谷在觀測天文學領域的貢獻是極其重大的，在他之後鮮有人能夠達到類似的高度。然而在天文學史上，的確有一位堪與第谷相媲美的觀測天文學家，他就是本文所要敘述的波蘭天文學家約翰內斯·赫維留（JohannesHevelius）。
2.出身與早年生涯
赫維留1611年1月28日出生於格但斯克（Gdansk），該城市雖然位於現今波蘭的北部，在歷史上，卻曾多次被德國佔領，因此它還有個德語名，叫做但澤（Danzig）。格但斯克位於波羅的海沿岸，是個海港城市，赫維留誕生時，該城市正處在由波蘭統治和管轄的黃金時期，它在當時不但屬於漢撒同盟，在貿易上享有特權，而且在民族和宗教上也享有充分的自由，使其成為當時歐洲少有的籠罩在繁榮開放、和平富裕氣氛下的城市。赫維留出生在格但斯克的一個啤酒釀造世家，從小被寄予傳承家業的厚望。他的母語是德語，其家族是具有德國和捷克血統的路德教貴族。他6歲起在家鄉格但斯克接受基礎教育，12歲時，家人為使其通曉波蘭語，將他送到格但斯克南邊的一個通行波蘭語的村鎮上學，三年後回到格但斯克繼續學習。
在格但斯克，有一位叫彼得·克魯格（PeterCrüger）的數學老師，對赫維留今後的人生與事業起了至關重要的作用。克魯格曾就讀於德國維滕堡大學（第谷也曾就讀於此），本身是一名優秀的天文學家和數學家。他不但教授赫維留數學與天文知識，還向他傳授天文儀器製造技術和雕刻術。受老師影響，年輕的赫維留對天文產生了濃厚興趣，尤其敬仰第谷卓越的觀測技術及其在天文領域的成就。20歲時，赫維留被家人送往荷蘭萊頓大學主修法律。儘管如此，他仍心繫天文，在學業完成後，遊歷了英國和法國，在那裡結識了一些著名學者，包括天文學家皮埃爾·伽桑狄（PierreGassendi）和伊斯馬爾·布里奧（IsmaelBoulliau）。23歲的他回到家鄉，開始接手家業並於次年和其隔壁釀酒商的女兒卡特琳（KatharinaRebeschke）結婚。1639年6月1日，格但斯克發生日食，赫維留對此進行了細心的觀測。五天之後，克魯格告別人世，臨終前他希望赫維留能夠繼續保持天文觀測和研究。恩師的離世以及對天文的持之以恆的興趣終於讓赫維留下定決心，從此投身於天文事業。
3.天文成就
赫維留在天文領域的貢獻主要有如下幾個方面：月球觀測、太陽和恆星觀測、行星和彗星觀測、儀器製造和星圖繪製。這些將在下文中一一闡述。
3.1月球觀測
從1642年開始，赫維留使用自己製造的望遠鏡對月球進行了歷時5年的觀測，終於在1647年正式出版了其生平第一部天文著作--《月面圖》（Selenographia）。月面圖，顧名思義，就是描繪月球表面的圖譜，總共六十幅，其中包括三幅直徑約29釐米的滿月面大銅版畫，以及諸多描繪不同月相錶面的小銅版畫。這些銅版畫均由赫維留親自制作，其精湛的繪畫與雕刻技藝在此得以充分施展，而在這之前尚無人能夠如此精確詳細地繪製月球表面（圖2）。在這本著作中，赫維留用地球上的地名來標註所觀測到的月面地貌特徵，雖然同時期的義大利學者吉奧瓦尼·瑞齊奧利（GiovanniRiccioli）也創立了人名法來命名月球地貌並被廣泛採用，但地名法依舊在一定程度上保留並沿用至今。
赫維留的月面圖集首創性、學術性和精緻性於一身，堪稱當時天文界之鴻篇，它的出版為赫維留贏得了當時歐洲天文界乃至科學界和社會界的崇高威望。1651年，他受聘為格但斯克市議員。1664年，被推選為倫敦皇家學會會員。另外還必須提及的是，在繪製月面圖期間，赫維留髮現了月球的經天平動。天平動是指從地球上觀察，月球的可見部分會出現上下左右的浮動。上下浮動稱為經天平動，左右浮動稱為緯天平動。由於天平動，使得人們能夠看到月球表面多於50%的區域（而不是正好50%）。今天，人們知道，天平動是由多種因素造成的，其中經天平動是月球繞地軌道為橢圓所致。
3.2太陽和恆星觀測
赫維留在1642~1645年間對太陽黑子進行了觀測。他認為太陽是個火球，黑子是極細的蒸汽聚集體，耀斑則是太陽表面最明亮的地方。他測量了太陽的直徑，並推測其自轉週期約為27天。他還多次對日食進行了觀測記錄（包括1639,1659和1661年）。
赫維留對著名的鯨魚座o星進行過長期觀測。鯨魚座o星也叫米拉變星，中文名為蒭藁增二，由於其亮度不斷變化，因此很早就被天文學家所注意。最早描述該星的是德國天文學家大衛·法布里奇烏斯（DavidFabricius），他在1596年搜尋水星時發現它。1638年荷蘭天文學家約翰·霍華德（JohannHolwarda）確定其變光周期為11個月。從1659年開始，赫維留對這顆變星進行了長達25年的觀測。他曾撰寫了專論--《米拉星之歷史》（HistoriolaMiraeStellae），第一次將該星命名為米拉，意思是不可思議、美妙無比。在此，他根據時間順序，將前人的研究成果加以介紹，隨後給出了自己的觀測結果。他最終認為，米拉星的變光原因在於該星擁有很厚的雲層，這些雲層密度的變換導致了其亮度變化。今天我們知道，蒭藁增二是一顆脈動變星，其亮度變化起源於其自身的收縮與膨脹，變光周期為80~1000天。
經過對恆星堅持不懈的觀測，赫維留成功編撰了新的星表--《赫維留星表》（CatalogusStellarumFixarum）。該星表有兩個版本，手寫版由赫維留親自制作完成，現收藏在美國猶他州楊百翰大學的克拉克圖書館中，而印刷版則出自1690年的《天文導覽》（ProdromusAstromiae）一書（該書內容雖在赫維留生前已完成，但在他死後才出版）。印刷版的星表共107頁，大小為35.5×22.0釐米，共收錄1564顆恆星，其中有600多顆是赫維留新發現的星，而在此之前的《魯道夫星表》（TabulaeRudolphinae）共收錄1005顆恆星（包括第谷的777顆和開普勒補充的228顆）。
3.3行星和彗星觀測
赫維留對五大行星均有觀測記錄。1661年水星凌日，他對此作了詳細觀察，給出了水星大小、軌道傾斜角等數值，並發現《魯道夫星表》在預測凌日發生的時間上存在較大誤差。他把這些觀測結果總結在其1662年出版的《水星凌日》（MercuriusInSoleVisusGedani）一書中。
他觀測了水星、金星和火星的相位，觀察到了木星表面上的暗斑和條紋，推測木星自轉週期遠長於一個月。還觀察了木星的四顆伽利略衛星，給出了它們的直徑。對於土星，赫維留認為，它是由一個球形和兩個月狀天體所組成，由此來解釋在目視觀測中土星所呈現的變化多端的形狀，並將這一理論發表在1665年出版的《論土星的真實形狀》（Dissertatio,DeNativaSaturniFacie）一書中。另外，他還對土星的衛星進行了觀測，並給出了其與土星之間的距離。
赫維留對彗星頗有興趣，對它們作了極其仔細的觀測，並將其結果總結在《彗星導覽》（ProdromusCometicus）、《彗星研究》（DescriptioCometae）和《彗星圖》（Cometographia）三本著作中。其中最為著名的是《彗星圖》，該書於1668年出版，厚達近1000頁，赫維留不但在書中標出了他所觀測的彗星在天球上的移動軌跡，並由此推測彗星的運動軌跡是拋物線，而且還繪製了單個彗星的圖譜，這些圖譜詳盡記錄了彗核和彗尾的外觀、形狀、大小、長度等細節，其高超的繪畫技藝在此又派上了用場。圖3展示的是該書的卷首插圖。左邊是亞里士多德，手裡拿著的圖表明他的觀點，即彗星遊走於月球和地球之間。右邊是開普勒，認為彗星是沿著直線運動的。中間坐著的則是赫維留，他與前兩者的觀點都不一樣，認為彗星以拋物線軌跡繞日執行。
3.4儀器製造
同第谷一樣，赫維留也是一位出色的天文儀器製造家。他獨立於荷蘭物理學家和天文學家克里斯蒂安·惠更斯（ChristiaanHuygens），發明了精確到秒單位的擺鐘。當時，望遠鏡剛剛興起不久（伽利略於1609年第一次將望遠鏡用於天文觀測），為了便於科學研究，赫維留親自磨製鏡片製造望遠鏡，由於當時鏡片磨製技術有限，導致望遠鏡在實際觀測中產生很大像差，不能得到滿意結果。為減小觀測誤差，赫維留採用了通過加長物鏡焦距來彌補鏡片不足的方法，為此他甚至製造了焦距四十多米的超長望遠鏡。
赫維留的老師克魯格曾試圖製造過半徑1.5米的水平式四分儀，但沒有完成，1644年，格但斯克市把此遺物託付予赫維留，後者將其完成。隨後，他又製成了半徑分別為1.8米和2.4米的木製六分儀。後來，他又改用黃銅作為材料製作了類似器具。四分儀和六分儀是赫維留最為常用的天文儀器，前者用來測量星體相對於地平線的高度，後者用來測量兩個星體之間的角距離。
赫維留建有自己的天文臺，並將其稱為星堡（第谷也將自己的天文臺稱為星堡）。在那裡，赫維留不但安置了各種天文儀器，而且還建造了工房、印刷所、圖書館等設施，其先程序度在當時的歐洲堪稱第一，甚至連當時波蘭和法國的國王也慕名前來參觀。直到17世紀70年代巴黎和格林尼治天文臺建立之前，赫維留天文臺始終保持著歐洲領先地位。
1673年，赫維留出版了著名的《天文儀器上卷》（MachinaeCoelestisParsPrior），對其所使用的天文儀器（測量儀、鍾、望遠鏡）和天文臺進行了詳細描述。他在書中宣稱，肉眼觀測比使用望遠鏡更加精確。事實上，赫維留一直對望遠鏡持保留態度，只將其限於對月球、太陽和行星的觀測，而他的其他觀測活動則主要靠肉眼（藉助四分儀和六分儀）來完成。這引起了以羅伯特·胡克（RobertHooke）為首的一些學者的不滿，因為胡克剛剛研發了具有瞄準功能的帶十字叉絲的望遠鏡，貶低望遠鏡就是貶低他的發明功勞。胡克挑釁般地指責赫維留的觀測方法既老掉牙也不準確。而當時英國皇家天文學家約翰·弗拉姆斯蒂德則表示，赫維留的肉眼觀測精度不亞於那些使用望遠鏡得到的結果。一場學術論戰隨即爆發，雙方各不相讓。為平息這場論戰，皇家學會於1679年5月特意派埃德蒙德·哈雷（EdmondHalley）前往格但斯克去探個究竟。哈雷花了數星期時間，將其用望遠鏡瞄準具觀測到的資料與赫維留的肉眼觀測資料作對比，最後得出結論，後者的精確程度的確不亞於前者。數月後，哈雷將這一調查結果發表在哲學學報上，這無疑是對赫維留精湛的觀測技術的極大褒獎。
3.5星圖繪製
赫維留對天文的另一重大貢獻是繪製了《赫維留星圖》（FirmamentumSobiescianum），它與《拜耳星圖》（Uranometria）、《波德星圖》（Uranographia）和《弗拉姆斯蒂德星圖》（AtlasCoelestis）並稱為歐洲四大古典星圖。此星圖同赫維留的星表一起出現在《天文導覽》一書中，包括兩幅南北半天球圖以及54幅星座圖，總共73個星座。其中，北半天球圖直徑為46.5釐米，上面的大部分星體位置由赫維留親自測定。而南半天球圖上的星體位置則是參考了哈雷的資料。其餘的54幅圖則精細地繪製了各個星座並標明瞭其所在天區的星體。在此，赫維留仍舊採用了黃道座標系而非更為先進的赤道座標系，且未給恆星標註字母，星體位置也是左右映象的，這些都限制了該星圖的實際應用。儘管如此，赫維留星圖的精確性與細緻性的特點影響了此後的諸多星圖繪製者，在西方古典星圖領域可謂影響深遠。20世紀60年代和70年代，赫維留的星圖曾被分別翻譯成俄文和日文出版。
另外需要指出的是，赫維留在繪製星圖過程中，建立了一些新的星座，其中有7個得以沿用至今，它們分別是六分儀座（為感謝該儀器對他的幫助）、盾牌座（為感謝支援他的波蘭國王索比斯基，後者於1683年打敗了圍困維也納的土耳其軍隊）、獵犬座、天貓座、小獅座、狐狸座和蠍虎座。
4.晚年的不幸和萬幸
赫維留68歲時，即1679年，不幸的事情發生了。這年的9月26日，在赫維留外出之際，他的天文臺發生了重大火災（據說是因為他解僱了一名員工而遭到後者的縱火報復），諸多珍貴的儀器、著作和尚未發表的手稿因此被毀。這對赫維留來說無疑是一場巨大的災難。好在他得到了各方朋友的同情與贊助，其中包括法國和波蘭國王。他很快將天文臺重新修好，再次投入到觀測研究之中。在此，他的第二任妻子（第一任妻子在1662年去世）伊麗莎白（ElisabethaKoopman）對其在事業上給予了極大的支援（受赫維留影響，伊麗莎白對天文也有極大興趣），同他一起觀測記錄，並將結果寫在1685年出版的《危機之年》（AnnusClimactericus）一書中。1687年1月28日，正好在76歲生日之際，赫維留在格但斯克去世。他死後，多虧伊麗莎白將其尚未出版的手稿加以整理，並於1690年正式出版，這就是前文提到的《天文導覽》，赫維留星表和星圖均在其中。
5.結語
今天，赫維留依舊是格但斯克市的象徵之一。在其老市政廳前，樹立著一座赫維留手持六分儀觀測星空的雕像（圖4）。正對著他的是一面繪著赫維留星圖的牆壁（圖5）。在老市政廳裡的牆上，掛著一塊赫維留紀念像（圖6）。
赫維留從一個愛好天文的少年到最終成為名垂千古的偉大學者，他將一生中的大部分時間都獻給了天文事業。赫維留不但詳細觀測了太陽、月球、行星、恆星、彗星等諸多天體，而且還自己發明和製作天文儀器，並繪製編撰星圖和星表，不愧是繼第谷之後在古典觀測天文學領域最為傑出的集大成者。他給後人留下的那些不朽之作，將作為燦爛的里程碑永遠矗立在人類探索自然和宇宙的巨集偉歷程中。寂靜的夜晚，當我們再次抬頭仰望那深邃浩渺的星空時，請不要忘記這位成就卓越的偉大學者。