天文学

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天文学Astronomy

研究太阳系天体、恒星、银河系以及宇宙间一切可见天体的科学。5000多年前，天体运动就被用来预测诸如尼罗河洪水等。现在，天文学已运用于航海、测量、记时等。现代天文学更多地涉及地球以外物质的物理和化学性质。太空中的温度、压力、引力和磁场条件使天文学家能够观察在地面实验室中不可能获得的极端条件下的物质。与物理学、化学、数学、地质学、工程学和计算机学有着密切的联系。
加拿大最早进行天文观察的人是北极探险家(1612)和法国传教士(1618)。沙贝尔侯爵在路易斯堡建起北美最早的天文台(1750～1751)。1851年，新不伦瑞克大学校园建起第一座天文台。1761年航海天文钟发明之前，人们采用各种天文学方法(观察日食、月食)来确定经度。19世纪，对日食的兴趣已从确定经度转向对太阳的研究。20世纪，加拿大已出现过8次日食。人们从地面、飞机(1945)甚至火箭上进行观察。早期对金星凌日的观察是天文学史上的重大事件。金星凌日指金星运动至地球与太阳之间，遮住太阳达几小时之久。这种现象每122年发生两次，间隔8年。早在17世纪，人们就认识到准确记录金星凌日可以计算出太阳系的大小。为观察1769年的金星凌日，天文学家长途跋涉赶到丘吉尔地区。1882年又计划在居民点（包括天文台）观察。修建横贯大陆铁路时，由于勘测需要，联邦政府开始参与天文台建设。1905年，联邦政府在渥太华建立自治领天文台，装备中心仪、折射式望远镜和反射式太阳望远镜。1918年在维多利亚附近建立自治领天体物理天文台，装有当时世界上最大的望远镜(1.88米)。在不列颠哥伦比亚、安大略还设有射电天文学天文台。从1970年开始，政府的天文学研究计划归国家研究委员会领导。1904年，多伦多大学成立加拿大第一个天文学系，随后很多大学有了天文台设施，一些大学为本科生和研究生开设天文学课程。一些大城市建有天文馆，埃德蒙顿伊丽莎白天文馆是加拿大修建的第一座天文馆。最早成立的天文学会是多伦多天文俱乐部，1868年建立，20年后改名为多伦多天文物理学会，1903年再次改名为加拿大皇家天文学会，有会员近3000人，在各大城市设有20个中心，有自己的观察设施和讲座计划，年会为期3天，为会员提供信息交流机会。一些城镇还成立独立的俱乐部。1970年，专业天文学家协会成立，有会员近300人，每年召开年会，介绍研究成果。早在19世纪50年代就有天文学刊物。《加拿大皇家天文学会杂志》自1907年以来为双月刊，面向世界天文学者。皇家天文学会的许多中心以及其他天文学会和俱乐部也有定期刊物出版。

天文学

中国古代的天文学成就包括阴阳历法的制定，天象观测，天文仪器的制造和使用以及构造宇宙理论。大概到了汉代，我国即已形成了自己独特的天文和历法体系。中国传统的历法是阴阳合历，即既考虑月亮运动 （阴历） 又考虑太阳运动 （阳历）。它的三个基本要素是日、气、朔。气即二十四节气，按太阳运动编制，是阳历成分。朔就是月亮被地球完全挡住阳光变得不可视的时间，两朔之间称为一个朔望月，所以朔是阳历成分。由于日月运动的不均匀性，连续两个塑月的长度是不相等的，经长期观测推算出来的平均长度称为平朔，对平朔进行修正所得到的真实的长度称为定朔。将日、朔望月与二十四节气编制到一起是中国历法的主要工作。早在战国时期，中国就出现了以3651/4为一年的所谓 “四分历”，19年设7个闰月。与制定历法工作密切相关联的天象观测工作，构成了中国天文学的主要内容。在恒星、行星、日月和异常天象观测方面，我国都有杰出的成就，特别在对日月运行规律的发现以及异常天象的观测与记录方面，尤为突出。在恒星观测方面，我国有世界上公认最早的星表 “甘石星表” (公元前4世纪)。
东汉的著名科学家张衡在前人所造浑象的基础上，制成了漏水转浑天仪。它是由漏壶和浑天仪共同组成的。浑天仪是一个上刻有二十八宿、中外星宿和黄赤道、南北极、二十四节气等的铜球，它被固定在一个轴上转动。其转动动力由漏壶的流水提供，这样可以模拟星空的周日视运动。张衡以后，浑天仪朝更加精致和准确的方面发展。宋朝苏颂 (1020—1101) 等人制造了第一台假天仪，它类似现代的天文馆中的天象厅，人们可以进入里面仰面观看模拟的天象。张衡生于南阳西鄂 （今河南南阳石桥镇），是东汉时期著名的天文学家和文学家。张衡的浑天理论见于他的 《灵宪》 一书，在该书中，他阐明了阴阳辨证的宇宙起源理论，指出虽有天球宇宙无界，他还用距离的大小解释行星运动的快慢。在 《浑天仪图注》 和 《漏水转运浑天仪记》 中，张衡讲解了漏水转浑天仪的原理和应用，奠定了我国天文仪器的制造学基础。
祖冲之 (429—500) 运用前辈伟大的数学家刘徽割圆术求出了精确到第七位有效数字的圆周率： 3.1415926 < π <3.1415927，这一数字在世界远远领先了一千多年，直到15世纪后，才有阿拉伯数学家突破这一精确度。为了计算方便，祖冲之还求出了用分数表示的密率355/113和约率22/7。在天文学上，祖冲之的主要贡献是制定了 《大明历》，指出了前辈天算历法家的不足之处。首先，他把前人发现并测定的 “岁差” 现象纳入历法编制中； 其次，他制定了每391年设144个闰月的置闰周期，这个置闰规则更为准确； 再次，他推算出回归年长度为365.2428148日，与今天的推算值只差46秒； 他还明确提出交点月 的长度为27.21223日，与今天的推算比较只差1秒左右。《大明历》 所用的一些基本天文常数普遍达到了相当高的精度，长时间被后世历法制定者沿用。
我国的天文仪器在元代达到了其发展的高峰，而元代科学家郭守敬 (1231—1316) 正是这些仪器的监制者。在圭表制造上，郭守敬创造性地运用 “高表” 以及“景符”，使测影精度大大提高。在浑仪制造上，郭守敬发明了简仪，改变了过去旋环过多，不利于观测的状况，把浑仪分解为两个独立的装置 （赤道装置和地平装置），并且在窥孔上加线，提高了观测精度。

天文学

中国古代的天文学成就包括阴阳历法的制定，天象观测，天文仪器的制造和使用以及构造宇宙理论。大概到了汉代，我国即已形成了自己独特的天文和历法体系。中国传统的历法是阴阳合历，即既考虑月亮运动 （阴历）又考虑太阳运动 （阳历）。它的三个基本要素是日、气、朔。气即二十四节气，按太阳运动编制，是阳历成分。朔就是月亮被地球完全挡住阳光变得不可视的时间，两朔之间称为一个朔望月，所以朔是阳历成分。由于日月运动的不均匀性，连续两个朔月的长度是不相等的，经长期观测推算出来的平均长度称为平朔，对平朔进行修正所得到的真实的长度称为定朔。将日、朔望月与二十四节气编制到一起是中国历法的主要工作。早在战国时期，中国就出现了以3651/4为一年的所谓 “四分历”，19年设7个闰月。与制定历法工作密切相关联的天象观测工作，构成了中国天文学的主要内容。在恒星、行星、日月和异常天象观测方面，我国都有杰出的成就，特别在对日月运行规律的发现以及异常天象的观测与记录方面，尤为突出。在恒星观测方面，我国有世界上公认最早的星表 “甘石星表” (公元前4世纪)。
东汉的著名科学家张衡在前人所造浑象的基础上，制成了漏水转浑天仪。它是由漏壶和浑天仪共同组成的。浑天仪是一个上刻有二十八宿、中外星宿和黄赤道、南北极、二十四节气等的铜球，它被固定在一个轴上转动。其转动动力由漏壶的流水提供，这样可以模拟星空的周日视运动。张衡以后，浑天仪朝更加精致和准确的方面发展。宋朝苏颂(1020—1101)等人制造了第一台假天仪，它类似现代的天文馆中的天象厅，人们可以进入里面仰面观看模拟的天象。张衡生于南阳西鄂 （今河南南阳石桥镇），是东汉时期著名的天文学家和文学家。张衡的浑天理论见于他的 《灵宪》一书，在该书中，他阐明了阴阳辩证的宇宙起源理论，指出虽有天球宇宙无界，他还用距离的大小解释行星运动的快慢。在 《浑天仪图注》和 《漏水转运浑天仪记》 中，张衡讲解了漏水转浑天仪的原理和应用，奠定了我国天文仪器的制造学基础。
祖冲之 (429—500)运用前辈伟大的数学家刘徽割圆术求出了精确到第七位有效数字的圆周率： 3.1415926<π<3.1415927，这一数字在世界远远领先了一千多年，直到15世纪后，才有阿拉伯数学家突破这一精确度。为了计算方便，祖冲之还求出了用分数表示的密率355/113和约率22/7。在天文学上，祖冲之的主要贡献是制定了 《大明历》，指出了前辈天算历法家的不足之处。首先，他把前人发现并测定的 “岁差”现象纳入历法编制中； 其次，他制定了每391年设144个闰月的置闰周期，这个置闰规则更为准确； 再次，他推算出回归年长度为365.2428148日，与今天的推算值只差46秒； 他还明确提出交点月的长度为27.21223日，与今天的推算比较只差1秒左右。《大明历》所用的一些基本天文常数普遍达到了相当高的精度，长时间被后世历法制定者沿用。
我国的天文仪器在元代达到了其发展的高峰，而元代科学家郭守敬 (1231—1316) 正是这些仪器的监制者。在圭表制造上，郭守敬创造性地运用 “高表” 以及 “景符”，使测影精度大大提高。在浑仪制造上，郭守敬发明了简仪，改变了过去旋环过多，不利于观测的状况，把浑仪分解为两个独立的装置 （赤道装置和地平装置），并且在窥孔上加线，提高了观测精度。