宋代天文学

宋代是中国古代天文学中有创造性成就的一个重要时期，在恒星观测、天文仪器制造上有突出贡献，历法制定方面也有创新，北宋从1010年至1106年进行过五次大规模恒星位置观测。大中祥符三年(1010)，韩显符组织对外官星的位置进行观测，以冬至点作为起点，量出外官星与冬至点的赤径差，与前此传统的以二十八宿距星为标准不同，是此次测望的特点。景钓元年(1034)为编纂《景钓乾象新书》进行了第二次观测，皇钓年间(1049―1053)周琮等进行了周天星官的观测，其结果载入王安礼修删的《灵台秘苑》中，包括345个星官的入宿、去极度，是我国现存明末以前星数最多的一份星表。元丰年间(1078―1085)进行了第四次观测，据考证，苏颂《新仪象法要》所附星图及苏州石刻天文图的星图都本于此次观测。崇宁年间(1102―1106)姚舜辅等进行的第五次观测是最精确的一次，其结果记入《纪天历》，他完全抛弃了唐僧一行所测的二十八宿距度数据，他的二十八宿距度的误差绝对值平均只有0.15度，在当时是难能可贵的。对新星和超新星的观测也很有成就。《宋会要辑稿》所载至和元年(1054)客星，今称为1054超新星，在此星出现的位置上至今留有一块蟹状星云，此项记载成为当代天文学界十分重视的资料。

宋代天文仪器漏壶、圭表、浑仪、浑象的制造取得了很高的成就。天圣九年(1031)燕肃造莲花漏，发明平水壶，首次使用了漫流系统，基本消除了水位对流速的影响。为克服圭表测影的散射现象，沈括、韩公廉都提出了改进方法，比如沈括提出设副表，以增加清晰度。浑仪的制造在宋代达到新的水平，数量多，形器大，从995年到1092年不到百年间造了至道铜浑仪、龙图阁铜浑仪、皇钓浑仪、熙宁浑仪、元钓浑仪等5架，每架用铜2万斤左右，设计水平和制造技术都比较高。自汉以降，为测量需要，浑仪上的环越来越多，甚至达八九个，遮掩很大天区。北宋浑仪出现简化趋势，一是取消不必要的环，二是改变环的位置。沈括造熙宁浑仪省去了白道环，是为浑仪简化之始。这种趋势发展到元代，便出现郭守敬的简仪。1088年，苏颂、韩公廉造成水运仪象台，包括司辰、浑象、浑仪等仪器，利用一套齿轮系统在漏壶流水推动下保持恒定速度，既能演示天象，观测天象，又能计时报时，是一件大型综合性仪器，高12米，方7米余，创造性设计极多。此后，苏颂、韩公廉又制造了一架浑天象，实际上是人类天文学史上第一架假天仪，也是现代天文馆中星空演示的先驱。

两宋三百余年制定历法二十几部，颁行18部，平均十七八年便改历一次。频繁改历说明天文观测的进步。沈括在《梦溪笔谈》中提出了十二气历，以十二节气定月，既简单，又便于农业生产。由于它根本否定了几千年来阴阳合历的传统习惯，未能付诸实施。北宋颁行的历法中，以姚舜辅编制的《纪元历》最佳。《纪元历》首创通过观测金星来确定太阳位置的方法，提高了测算太阳运动的精确性。南宋颁行的历法中以杨忠辅编制的《统天历》最为有创造。其回归年长度为365.2425日，与1582年颁行的格里高利历相同;还认识到回归年长度不是固定不变的，而是古大今小，因此提出斗分差改正，是为天文学史上重大发现。《统天历》不用上元积年，也是个进步。宋代天文学奠定了元代天文学达到中国古代天文学顶峰的基础。