天文学论文【最新10篇】
天文学是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。下面是小编精心为大家整理的10篇《天文学论文》，如果能帮助到您，差异网将不胜荣幸。
天文学论文 篇一
摘要：天文学是一门最古老的科学，他一开始就和人类的劳动和生存密切相关。他同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。大地天文学也是由来已久，从公元前开始到现在，从用传统的方法到现在的各种精密的测量仪器，经历了翻天覆地的变化。本文主要从大地天文学的基础概念入手，主要利用大地天文学 只是来测定经纬度和其他，从而确定地面点的位置。基础知识主要有天球上基本的概念，天球与地球的关系以及天球与地球坐标系的关系与转换，运用这些关系，确定的一些大地天文学的测量方法和在各种方面的应用。
关键字：大地天文学，天球坐标系，坐标系转换，测量方法与应用
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 录
摘 要 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 1
一 、大地天文学基本概念 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 1
二 、大地天文学的发展概况 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 1
三 、天球的基本概念 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 2
3.1天球的定义 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 2
3.2 天球的分类 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 2
3.3天球的两个特性 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 2
3.4 关于天球的基本知识 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 2
四 、天球与地球的相关关系。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 3
4.1 天球上与地球公转有关的圈、线、点 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 3
4.2 天球上与地球自转有关的圈、线、点 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 5
五 、天球坐标系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 6
5.1 天球坐标系分类 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 6
5.1.1 地平天球坐标系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 7
5.1.2 时角天球坐标系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 8
5.1.3 赤道天球坐标系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 9
5.1.4 黄道天球坐标系： 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 9
5.2 天球坐标系之间的转换 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 9
5.2.1 天文坐标与天球坐标之间的关系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 10
5.2.2 地平坐标与时角坐标之间的关系 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 10
5.2.3 天球直角坐标系及其转换 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 11
六 、大地天文学的方法及应用。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。 13
参考文献 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 15
大地天文学
一 、大地天文学基本概念 大地天文学是天文学的一个分支，也是大地测量的一个重要组成部分。它的重要任务，是用天文方法观测天体的位置来确定地面点在地球上的位置（经纬度）和某一方向的方位角，以供大地测量和其他有关的科学技术部门使用。 这是天体测量学与大地天文学的边缘学科，在测站（通常称为天文点）使用天体测量仪器观测天体以测定天文经度和纬度，也可测定测站至相邻固定目标的方位角从而确定测站的子午线。
大地天文学的传统课题包括：①测定地面点的天文经度，就是在同一瞬间测定地面上一点与本初子午线上的地方时之差。该点上的时刻可使用经纬仪、中星仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定；本初子午线上的地方时则可通过收录无线电时号求得。②测定地面点的天文纬度。这等同于测定地面点的天极高度。该点的纬度可使用带有纬度水准的经纬仪、天顶仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定。③地面目标方位角的测定。这等同于确定某天文点的子午线方向。观测恒星，测定其时角，算出它的方位角，然后测定该瞬间恒星与地面目标之间的水平角，从而得到目标的方位角。这些任务都包含对各种误差的分析及对削弱和消除误差的研究。近代已能测定地面点在以地心为原点的三维直角坐标系中的地心直角坐标，用诸如甚长基线干涉测量、激光测距、全球定位系统测量等技术，精度可达几厘米量级。
二 、大地天文学的发展概况
大地天文学是天文学中发展最早的一个分支。公元前3世纪，古希腊天文学家用观测夏至日正午太阳高度的方法测定了子午线的长度。公元8世纪，中国天文学家一行（本名张遂，683～727）等通过观测北极星高度推算出了子午线1°的弧长。元代天文学家郭守敬(1231～1316)组织过全国范围的纬度测量。然而，直到17世纪光学望远镜、测微器与天文钟问世以后，才形成精密的大地天文学。现代大地天文学的测量设备包括天文观测仪器、守时仪器、记时仪器和无线电接收机。 天文观测仪器主要是全能经纬仪，也可用中星仪和棱镜等高仪等。守时仪器已全部采用石英钟。记时仪器用以记录观测恒星的时刻。无线电接收机则用
以收录时号。为提高观测精度和效率，各国都在研制新的观测仪器，例如美国的自动天文定位系统、方位角监测仪，意大利的天顶摄影机等。
三 、天球的基本概念
3.1天球的定义
各个天体同地球上的观测者的距离都不相同。天体和观察者间的距离与观测者随地球在空间移动的距离相比要大得多，人的肉眼分辨不出天体的远近，所以看上去天体似乎都离我们一样远，仿佛散布在以观测者为中心的一个圆球的球面上（站心天球）。实际上我们看到的是天体在这个巨大的圆球的球面上的投影位置，这个圆球就称为天球。
3.2 天球的分类
文学上就将以空间某一点为中心，以无限大为半径，内表面分布着各种各样天体的球面称为天球。天球是研究天体的位置和运动而引进的一个半径为无限大的假想圆球，想象中所有天体都附着在天球表面上。根据所选取的天球中心不同，有站心天球、日心天球、地心天球等。
3.3天球的两个特性
由于天球的半径可视为无穷大，在空间任何有限的距离与天球半径相比，都微小到可以忽略不计。因此天球具有下面两个特性：
1)相距有限距离的所有平行直线，向同一方向延长与天球交于一点。
2)相距有限距离的所有平行平面天球交于同一大圆。
3.4 关于天球的基本知识
观测者所能直接辨别的只是天体的方向。在球面上处理点和弧段的关系，比在空间处理视线方向间的角度要简便得多，在天文学的一些应用中，都用天体投影在天球上的点和点之间的大圆弧段来表示它们之间的位置关系。天球的半径是任意选定的，可以当作数学上的无穷大。
我们站在地球上仰望星空，看到天上的星星好像都离我们一样远。星星就好
像镶嵌在一个圆形天幕上的宝石。实际上星星和我们的距离有远有近，我们看到的是它们在这个巨大的圆球球面上的投影，这个假想的圆球就称为天球，它的半径是无限大。而地球就悬挂在这个天球中央。星星在天空中移动的方向并不是杂乱无章的，而且星座的形状并不会改变。星星从东方的地平线爬上来，爬到最高点（中天），然后往西方沉下去。看起来就像整个天球围绕着地球旋转一样。相信大家都明白，地球并不是宇宙的中心，星体并不会绕着地球转。星体在天空中绕着我们旋转，是因为地球自转而产生的错觉，天球本身是不会移动的。我们身在地球中，并不会感觉自己在转动的，就好像们乘坐火车时看见窗外的景物向后移动，而并不感觉到自己在移动中。
天球是一个直观的假象球，其形成的原因是人的肉眼分辨不出天体的远近。设在地球中心照准空间远近不等的天体，将各天体方向线延长与天球相交的各投影点称为各天体在天球上的位置。显然，就存在有两个或多个天体在天球上的投影位置是重合的。
四 、天球与地球的相关关系
4.1 天球上与地球公转有关的圈、线、点
黄道在天球上的位置较难确定。所谓黄道是指地球绕着太阳运行的公转轨道平面无限扩大与天球相交截出的大圆，它也是地球公转轨道在天球上的投影。地球每年绕太阳运行一周，但在地球上的人们看来，却好像是太阳在天空众星之间绕地球转圈。因此，黄道也就是太阳每年在天球上所作视运动的路线。
黄道面是地球绕太阳系质心运动的平均轨道平面，将这一平面延伸与天球相交的大圈称为黄道；过天球中心作一条直线垂直与黄道面，这条直线与天球相交于K和K′两点，靠近北天极的K点称为北黄极，靠近南天极的K′点称为南黄极。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，一般用ε来表示，其值约为23.5。天球上距离黄道90°的两点，即黄道轴与天球相交的两点，称黄极。靠近北天极的一点叫北黄极（通常用K表示），靠近南天极的一点叫南黄极（通常用K′表示）。
二分点和二至点：天球上黄道与赤道相交于和两点，称为二分点，即春分点
和秋分点。在黄道上距春分点和秋分点90的两个点称为二至点，即夏至点和冬至点，其中在赤道以北（最北）的那一点称为夏至点。在赤道以南（最南）的那一点 称为冬至点。
二分圈和二至圈：在天球上通过天极、春分点和秋分点的大圈，称为二分圈。在天球上通过天极、夏至点和冬至点的大圈，称为二至圈。
4.2 天球上与地球自转有关的圈、线、点，我们要经常用到的基本圈、线、点为：
天轴和天极：通过天球中心（这里为测站点）而与地球瞬时自转轴pp′相平行的直线PP′称为天轴，它与天球相交的两点P和P′称为天极。相应地球北极p的一点P称为北天极，相应地球南极p′的一点P′称为南天极。
天顶和天底：测站的瞬时铅垂线ZZ′与天球相交于Z和Z′两点，在观测者头顶上方的Z点称为天顶，与天顶相对的Z′点称为天底。
天球地平面和天球地平圈：通过天球中心而垂直于测站瞬时铅垂线ZZ′的平面ESWN称为天球地平面，它与天球相交的大圈称为天球地平圈。
天球上的主要圈、线、点
天球赤道面和天球赤道：通过天球中心而与天轴PP′垂直的平面EQWQ′称为天球赤道面（简称赤道面），它与天球相交的大圈EQWQ′称为天球赤道（简称赤道）。其中在天球地平面之上的赤道圈上的点Q称为赤道上点；与赤道上点Q相对应的另一点Q′称为赤道下点。
天球子午面和天球子午圈：由测站铅垂线ZZ′和北天极P所决定的平面PZP′Z′N称为天球子午面（或称天文子午面），它与天球相交的大圈称为天球子午圈（或称天文子午圈）。也可以说通过测站天顶Z和北天极P的大圈即为测站的天文子午圈。其中包含天顶Z和赤道上点Q的半圆PZQSP′称为上子午圈，相对的另一半PNQ′Z′P称为下子午圈。
子午线和四方点：天球子午面与天球地平面垂直，它们的交线NS称为子午线。子午线与天球相交于两点，靠近北天极的那一点N称为北点，和它相对的另一点S称为南点。观测者面向北，在右方地平圈上距南北点各90度的E点称为东点，在左方与东点相对称的一点W称为西点。东南西北四个方向点称为四方点。东西两点也是天球赤道圈与天球地平圈的两个交点。
垂直圈和卯酉圈：通过天顶和天底的任意大圈，例如ZbZ′称为垂直圈。其中过东西点的垂直圈称为卯酉圈。
时圈：通过北天极和南天极或包含天轴的任意大圈，例如PbP′称为时圈。 我们在地球上随着地球的自转而不停地绕着地球自转轴由西向东旋转。所以我们相对地看到地球上的日月星辰都像随着天球绕着地球由东向西旋转，每日旋转一周。因而产生天体东升西落的现象。这种直观的由于地球由西向东自转而产生的天球或天体的视运动，称为天球周日视运动或天体周日视运动。
在周日视运动中不变的圈、点为：南北天极、地方性圈、点（如：子午圈、地平圈、天顶、天底、四方点等）。赤道则在赤道面上原位旋转。其他的圈线点则均绕天轴旋转。
五 、天球坐标系
5.1 天球坐标系分类
为了表示天体在天球上的位置和进行天文测量的需要，需在天球上建立球面坐标系。要建立天球坐标系，须首先确定两个基本要素，如图（5-1）所示：
1）基本平面，由天球上某一选定的大圆所确定。大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极。
2）原点，由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈的交点所确定。 天体在天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定，如图（5-1）所示：
1）经向坐标，作过该点和坐标系极点的大圆称为副圈（或终圈），从原点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。
2）纬向坐标，从基圈上起沿终圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一地确定。这样的球面坐标系是正交坐标系。对于不同的基圈和原点，以及经向坐标所采用的不同量度方式，可以引出不
同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。
地平天球坐标系是一种最直观的天球坐标系，和我们日常的天文观测关系最为密切。取测站的地平圈作为基圈（横坐标圈），子午圈作为次圈（纵坐标圈），南点为原点的球面坐标系，称为地平坐标系。它用地平纬度（高度）h或天顶距Z和地平经度（方位角）A来表示天体在天球上的位置。
地平高度h和天顶距z:过天体ζ作一个垂直圈，设它与地平圈相交于A点。
从A点沿垂直圈量至天体ζ的弧距Aζ称为天体的地平高度、或地平纬度、或垂直角，常用h表示。h从地平圈起算，向天顶量为正，向天底量为负，其值由0到±90。
由天顶至天体的弧距离Zζ，或在天体垂直面上的平面角∠ZOζ，称为天体的天顶距，一般以z表示，其取值范围为0到180恒为正。
天顶距与地平高度的关系是：
地平方位角A：通过天体的垂直面与测站的子午面所夹的二面角∠SZA，或在天球地平面上的平面角∠SOA，或大圆弧距SA称为天体的地平经度（方位角），用A表示。
地平方位角的量算方法：由南点S起算，沿地平圈向西量，取值范围为0到360恒为正；或者由南点S起算，分别沿地平圈向东、和向西量，且约定向西量为正，向东量为负，其值由0到±180。
时角坐标系的基圈是赤道，次圈是子午圈，原点是上点Q（即赤道与子午圈的交点）；此坐标系用赤纬和时角来表示天体在天球上的位置。
赤纬δ：通过天体ζ作一时圈，设它与赤道交于点T。由T点沿时圈量至天体ζ的弧距Tζ，称为天体的赤纬，以δ表示。
赤纬的量度方法：从赤道起算，沿时圈向北天极量为正，向南天极量为负。其值范围：0到±90 。
时角t：通过天体的时圈面与测站的子午面所夹的二面角∠QPT、或大圆弧距QT称为天体的时角，用t表示。
时角的量算方法：由上点Q起算沿赤道向西量，取值范围为：0到360，或0到24小时；或者由上点Q起算，分别沿赤道向东西量，由0到±180，或0到±12小时，且约定向西量为正，向东量为负。
赤纬与周日视运动、测站无关，时角与周日视运动、测站有关有。测量时必须说明时刻。否则毫无意义。
5.1.3 赤道天球坐标系
赤道坐标系的基圈是赤道，次圈是过春分点的极分圈，原点为春分点γ。 此坐标系用赤纬δ和赤经α来表示天体在天球上的位置。
赤纬δ：同时角坐标系。
赤经α：过春分点作一极分圈（即过春分点的时圈），并通过天体ζ作一时圈，设它与赤道交于T点。则天体ζ的时圈面与极分圈面
所夹的二面角∠γPT，或大圆弧距γT称为天体的赤经，以α表示。
赤经的量度方法：从春分点γ起算，沿赤道按反时针方向（即与周日视运动相反的方向）计量，0到24小时。
5.1.4 黄道天球坐标系：
黄道坐标系的基圈是黄道，次圈为过春分点和黄极黄经圈，原点为春分点γ； 它用黄纬β和黄经l来表示天体在天球上的位置。
黄纬β：通过天体ζ作一黄经圈，设它与黄道交于R点。由R点沿黄经圈量至天体ζ的弧距Rζ称为天体的黄纬，以β表示。
黄纬的度量方法：从黄道起算，沿黄经圈向北黄极量为正，向南黄极量为负。其值：0到±90。
黄经λ：过春分点作一黄经圈（即过春分点和黄极的大圈），则天体ζ的黄经圈面与过春分点的黄经圈面所夹的二面角∠γKR，或大圆弧距γR称为天体的黄经，以λ或l表示。
黄经的量度方法：从春分点γ起算，沿黄道按反时针方向计量，0到±360。
5.2 天球坐标系之间的转换
天球坐标系是天文学中描述天空中物体位置的坐标系。类似于我们在地球表面上用到的地理坐标系。天球坐标系随着投影到天球上的坐标格网的不同而不同，沿着大圆将天空分成两个相等的半球的平面称为基础平面，而这种坐标系仅
仅会因为基本面的不同而不同。每个坐标系的名字是根据基本面的选择而定的。
5.2.1 天文坐标与天球坐标之间的关系
测站的天文纬度定义为测站的瞬时铅垂线与地球赤道面之间的夹角；测站的地球天文子午面定义为测站的瞬时铅垂线和地球瞬时北极所决定的平面；而测站的天文经度定义为格林尼治天文台的地球天文子午面与测站的地球天文子午面之间的二面角。另外，测站的地球天文子午面投影到天球上就是测站的天球子午面，而地球赤道面与天球赤道面平行（或在天球上重合）。
天球坐标与天文坐标间存在两个重要关系：
1）测站的天文纬度等于北天极的地平高度，也等于测站天顶的赤纬，即：
Φ = z + δ = δz
2）地面A、B两地同时观测同一天体的时角之差（tA - tB），等于A、B两地的天文经度之差（λA - λB），即：
A - λB = tA - tB
显然，若测站与各林尼治天文台同步观测一天体，则有λA – λG = tA – tG ，但λG = 0，故有：λA = tA – tG
由此可知，地面上任意一测站的天文经度，等于测站与各林尼治天文台在同一瞬间观测同一天体的时角之差。
5.2.2 地平坐标与时角坐标之间的关系
由天顶Z、北天极P和天体ζ为顶点构成的球面三角形称为定位三角形（也称天文三角形），局部图见图（5-5）。
在此定位三角形中，各边、角的数值如下：
= 900 – δ，
而∠PζZ = q 一般称为星位角。
根据球面三角形的边余弦公式可得：
根据正弦公式可得：
根据五元素公式可得：
及关系式：
因此，天体的地平坐标z、A和时角坐标t、δ与测站的天文坐标φ存在以上关系。 = 900 – φ， = z ∠ζPZ = t， ∠ζZP = 1800 - A
5.2.3 天球直角坐标系及其转换
地平直角坐标系：坐标原点在天球中心，Z轴指向天顶Z，X轴指向地平坐标系的原点—南点S，由于地平方位角是由南点顺时针量起（从Z轴往下看），因此Y轴应该在X轴的右侧指向西点W。地平直角坐标系形成左手系。天体的直角坐标与其地平坐标的关系为：
时角直角坐标系：坐标原点在天球中心，Z轴指向北天极P， X轴指向时角坐标系的原点—赤道上点Q，由于时角是由上点Q顺时针量起（从Z轴往下看），因此Y轴应该也在X轴的右侧指向西点W。时角直角坐标系形成左手系，天体的直角坐标与其时角坐标的关系为：
可见时角直角坐标系与地平直角坐标系有共同的Y轴，两个坐标系X轴或Z轴之间的夹角为测站的天文余纬度，即：900 – φ。
赤道直角坐标系：坐标原点在天球中心，Z轴指向北天极P，X轴指向时角坐标系的原点—春分点γ，由于赤经是由春分点γ逆时针量起（从Z轴往下看），因此Y轴应该在X轴的左侧90。赤道直角坐标系形成右手系，天体的直角坐标与其赤道坐标的关系为：
可见赤道直角坐标系与时角直角坐标系有共同的Z轴，两个坐标系X轴或Y轴之间的夹角为春分点的时角tr ，即地方恒星时S。
黄道直角坐标系：坐标原点在天球中心，Z轴指向北黄极K，X轴指向黄道坐标系的原点—春分点γ，由于黄经是由春分点γ逆时针量起（从Z轴往下看），因此Y轴应该在X轴的左侧90。黄道直角坐标系形成右手系，天体的直角坐标与其黄道坐标的关系为：
可见黄道直角坐标系与赤道直角坐标系有共同的X轴，两个坐标系Z轴或Y轴之间的夹角为黄赤交角ε。
根据前面讲述的坐标旋转矩阵方法，可导出天球坐标系之间的转换关系式。 时角直角坐标与地平直角坐标之间的关系：
赤道直角坐标与时角直角坐标之间的关系：
黄道直角坐标与赤道直角坐标之间的关系：
可见只要知道测站的瞬时天文纬度φ和观测瞬间的地方真恒星时s，就可将观测天体的地平坐标h和A转换成赤道坐标α和δ，反之亦然。
六 、大地天文学的方法及应用
大地天文学的主要任务是研究精确测定天文点的天文经纬度、方位角以及地方恒星时的理论和方法。已实现天文定位的地面点叫天文点。定位方法都是在测出某些天体的某些量（如天顶距z、高度h、方位角A或天体通过特定平面的时刻T） 后求解天文三角形。测定纬度的方法常用天顶距差法（或称太尔各特法）和等高法。无线电时号法与中天法专门用于测定经度。多星等高法则可同时测定经度与纬度。恒星时角法用于测定方位角。这些测定法在军事上得到广泛应用。军用地图的编绘、火炮射击目标的迅速定位和导弹等武器发射的准确性等，都需要用到它们。大地网的定向、测角的验核、部队战斗队形各要素的大地联测和部队战斗行动的测绘保障等工作，也都离不开天文定位资料。工程建设、海洋开发、国土整治、科学研究、军事测绘都需要进行大地网的布设。天文经纬度与大地测量结果相比对，可获得点位的垂线偏差，这是研究地球形状和大地水准面结构的必要参数。测量天文方位角可确定地面子午线的方向。天文方位角还可用以推算大
地方位角，从而控制大地网中的累积误差。大地天文学的测量精度通常在0.5″以下，固定的天文仪器则可达 0.05″ 左右。在保障军事行动的近似测量中，也可使用中、低精度的经纬仪，天文钟则可用精密秒表代替。
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[8] 黄润乾著。恒星物理[M]。 科学出版社， 1998
天文学论文 篇二
天文学是自然科学六大基础学科之一，它推动了人类社会的进步和科技的发展。天文学对于提高民族素质、培养创新精神及科学的思维方法，建立正确的世界观、宇宙观方面有着不可替代的作用。普及天文知识，对破除迷信、反对伪科学也具有重要的科学意义。发达国家及一些发展中国家的大学、中学都普遍开设了天文学课程。
现在，我们学校也同样开设了天文学选修课，这为我们这些从小就对天文产生好奇、现在对天文依然抱有兴趣的人开了一扇圆梦的窗口。
现在社会中，多数青年男女都热衷于星座分析和配对等，根据星座来推断一个人的性格，甚至根据一个人的星座来判定这个人是不是适合做自己的另一半。我不知道这是不是有科学依据，我觉得根据星座来断定一个人太过武断。在天文学的课堂上，关于星座老师给我们做了详细的解析，它命名的由来和它们所处的位置，老师有他独特的讲课方式，内容丰富而不乏味，几个小小的亮点组成图形复杂的星组，人类的想法真是丰富到了极致。星座的说法来自西方，其命名是和西方神话有一定联系的。
九大行星，课堂上老师逐个做了解释，所谓太阳系“九大行星”是历史上流行的一种的说法，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日于布拉格举行的第26届国际天文联会中通过的第5号决议中，冥王星被划为矮行星，并命名为小行星134340号，从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八颗行星。
老师讲课的重点是宇宙大爆炸。“大爆炸宇宙论”认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。1929年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。宇宙并非永恒存在而是从虚无创生的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。
这个理论也经历了很多演变，是现代人类通过一种假象加上研究和证据得出的理论。大约在50亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。
天文学对于人类的意义绝非一个“不简单”可以形容的。他的重要性也决不仅仅体现于我上面所说的几个方面。天文学这一学科就像天空一样广袤无边，人类要走的路还很长，要探索的旅程还很远。而人是一切发现的原动力，所以对于天文学爱好者及专门从事天文学的职业工作者来说，任重而道远！
天文学论文 篇三
天文学它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。远古时候，人们为了根据生活的需要而对太阳、月亮和星星进行观察，确定它们的位置、找出它们变化的规律，并据此编制历法，因此说天文学是最古老的自然科学学科之一。
古代的天文学家因为没有可以凭借的工具，只能靠肉眼观察天空。我国自古以农耕为主，春种秋收，季节最为重要。中国古代天文学家用来观测星象最重要的工具是浑仪。在望远镜发明以前，浑仪是世界上最先进的天文观测工具。（现今存世最早的浑仪是明代正统七年（1442）制成的，陈列在南京紫金山天文台）
公元二世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说，这一学说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。十六世纪，波兰天文学家哥白尼提出新的宇宙体系的理论——日心说，天文学的发展进入了全新的阶段，使天文学摆脱宗教的束缚，并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学，向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，成为最早使用望远镜研究太空的人之一。人类第一次通过望远镜观察到了太阳黑子、月球和其他一些行星表面的状况。在同时代，牛顿创立牛顿力学，使天文学出现了一个新的分支学科----天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体，通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学产生很大影响。
宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%，氦占23%。根据宇宙大爆炸学的观点，在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐演化为今天的样子。
在众多的恒星中，最后可能形成三种产物，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举行的第26届国际天文学大会中确认了矮行星的称谓与定义，关于矮行星的描述如下：
1、以轨道绕着太阳的天体；
2、有足够的质量以自身的重力克服固体应力，使其达到流体静力学平衡的形状（几乎是球形的）；
3、未能清除在近似轨道上的其它小天体；
4、不是行星的卫星，或是其它非恒星的天体。在行星的基本定义上，科学家们大致上认同这样的说法：直接围绕恒星运行的天体，由于自身重力作用具有球状外形，但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。矮行星的家族成员有冥王星、卡戎星、齐娜星、谷神星。矮行的基本特点是外幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成，有的其中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质，厚度占星体半径的比例相对较大，但所占星体相对质量却不大，内部可能有一个岩石质占主要物质组成部分的核心，占星体质量的绝大部分，星体体积和总质量不大，平均密度较小，一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。
中子星（neutronstar）又名波霎。它是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。简而言之，即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。中子星的表面温度约为一百一十万度，辐射χ射线、γ射线和和可见光。中子星有极强的磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”。
天文学家称由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙诞生初期可能曾经形成过很多微型黑洞（太初黑洞），这些黑洞的体积很小，质量相当于一座大山，黑洞本身不可见，但可以用至少两种方法检测出它的存在。当一个黑洞吸引尘埃、气体或恒星时，它的强大引力会把这些物质撕碎成原子微粒，原子微粒会从黑洞的边缘沿螺旋线坠向中心，速度会越来越快，直至达到每秒九百多公里。当物体被黑洞吞没时，会因为互相碰撞而使温度上升到几百万度，并发出χ射线和γ射线。在宇宙中，只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。任何物质或辐射到达黑洞边缘，越过它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。
随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。天文学的研究范畴和天文的概念也在不断发展和更新。通过天文学基础知识的学习，我们对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解。它丰富了我们的天体知识体系，也拓宽了我门的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的天文学科学发展越来越好。
天文学论文 篇四
摘要：中国古代天文学有着上千年的悠久历史，自神话时期兴起，绵延千年不衰。但中外学者对于中国古代天文学的质疑也从未停止过。本文从科学哲学角度，叙述中国古代天文学的兴起与发展，详细分析其功能效用与历史影响，从而辨别中国古代天文学是否为真科学。
关键词：中国古代天文学；科学哲学；真科学
一、中国古代天文学的兴起
从众多资料来看，中国古代天文学的历史之悠久，可以追溯到上古时期。传说在少昊氏时，人人私下研习天文，都搞起了沟通上天的巫术，致使天下大乱。颛顼帝命令重、黎二人“绝地天通”，禁止了平民与上天沟通交流。之后与天交流的权利就专属于天子，也只有天子钦定的巫觋才有资格去沟通上天。从此天文学在古代中国就成了皇家的专属品，而天子也开始拥有了对“天命”的解读权。这也就是中国漫长天文学史的开端。
二、中国古代天文学的发展
我国天文学至于夏商周代时已经有了一定水准的历法。特别是到了周代，已经有人开始观测流星、行星等天象及星辰。相比于上古时代，这已经有了很大的进步。
传统的天文学体系是在春秋战国时期正式完成的。在这一时期，不仅二十八星宿体系确立，而且在历法方面有了重大的进步。我们古人开始通过观测日影长短的周年变化来确定冬至和夏至的日期。并且在这一时期流传了大量人们观测流星、彗星等天象的详细记录。这些都成了我国历史上的宝贵资料。
自从春秋战国时期传统天文学大框架建立之后，秦、汉、魏晋南北朝、隋、唐、宋时期，天文学进一步蓬勃发展。不仅历法得到统一，二十四节气，浑天仪等天文知识以及天文学仪器的进一步发明使得我国的天文学一路高歌猛进。到了元朝，由于铁木真缔造了一个横跨欧亚大陆的辉煌帝国，我国古代天文学甚至传到阿拉伯等国，可谓是盛极一时。明清时期，中国开放了千年来“严禁私习天文”的禁令，使得我国古代天文学有机会走向一个新的巅峰。
三、对中国古代天文学的质疑
也正是因为我国古代天文学在很长一段时间是服务于皇室，很多中西方学者就质疑中国古代天文学是否是真正的科学。甚至有些激进派的学者直接将中国古代天文学打入伪科学的深渊。在此，笔者持有不同看法。
马克思主义的科学观认为，科学是历史发展总过程的产物，它抽象地表现了这一历史发展总过程的精华，这个精华显然包括自然科学与社会科学。每一种不同的运动形式都构成每一门具体科学的研究对象，而整个物质世界和精神世界在总体上便构成总体科学的研究对象。因此，所谓科学就是对自然界和人类社会运动、变化规律的概括，都是人们在感觉经验基础之上用“理性方法”整理概括的结果。此外在科学的本质与功能上，马克思还突出强调了科学技术是生产力，科学是一种在人类历史上起推动作用的、革命力量的思想。
按照马克思的观念，我们反观中国古代天文学，这是一门有着上千年悠久历史的学科，毫无疑问它也是历史发展的产物。无数古代先贤们定历法、造仪器、编文献来研究这浩渺天空中天体运转的奥秘。这分明就是在研究自然界的运动变化规律。更为重要的是，我国古代天文学对社会发展变革起了很大的推动作用。
中国古代天文学最重要的应用领域之一便是航海。早在战国时期中国人就根据天文学中观测到的星辰位置，发明了具有指向性功能的“司南”。这在当时的世界上是独一无二的。这为日后开辟海上丝绸之路做出了不可磨灭的贡献。
如果大家觉得航海之术离我们日常生活过于遥远，不能说对社会变革起了决定性的作用。那么，中国作为一个传统的农业大国，农业该是我们的立身之本了吧。中国古代天文学对我国农业的发展也起到巨大的推动作用。在石器时代，人们保持着刀耕火种的农业经营方式，这种粗放的耕作模式导致了极端的低产。不过正是伴随着天文学的发展，历法的完善，节气的确立，使得传统农业高度关注农时后，精耕细作的优良方式才逐步趋于成熟，造福了无数黎民百姓。
如果说马克思的观点太过于阳春白雪，那当代科学哲学界的泰斗吴国盛教授在《什么是科学》一书中精辟分析了科学的两种基本用法，堪称下里巴人式的真知灼见。第一种是可以依靠它来振兴国家，第二种是某种积极意义上的价值判断。根据这种观点，中国古代天文学及推动了航海时代的发展，促进了国家的繁荣发展。同时，它又大力推动了农业的进步，在价值意义上来讲也是毋容置疑的“好东西”。那么我们为什么不能承认中国古代天文学是真正的科学呢？
参考文献：
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[4]吴国盛。什么是科学[M]。民出版社，2016.
天文学论文 篇五
摘要：长城是中国古代重要的边防工程，在两千多年长城的修建过程中，天文科技发挥着重要的指导作用。在本文的论述中，笔者从长城修建的天文学背景出发，将秦、明时期的长城形体分别与北斗七星和银河进行比对，揭示了一系列长城在设计过程中可能蕴含的天文特征，这些特征充分反映出中国传统宇宙现在建筑工程方面的深刻影响。
关键词：长城；天文学；星宿；银河
中国长城是人类文明史上最伟大的建筑工程之一，自春秋战国至明清时期在中国北方疆域发挥着重要的战略防御功能。历史上对长城有两次大规模的修筑时期，一是秦统一后连各国长城为一体所形成的秦长城；一是明朝在原长城基础上重新规划后修筑的如今之格局的明万里长城。历代长城工程之浩繁，气势之雄伟，堪称世界奇迹。
长城的防御作用是毋庸置疑的，但从战略发展角度看，长城位于崇山峻岭及不毛之地，仅仅出于防御的需要来修建这样的庞然大物的理由似乎过于单一。翻开历史志书就会发现，中国历代城池、建筑在动土开工前无不仰观天文、考察星象后进行全方位的规划布局，使城市、建筑与天体之间形成某种特殊关联。长城是历代耗费巨资建造的重大的建筑工程，它在建造之前是否考察天象并按照天体特征进行规划与布局呢？长城还有其他的天文特征么？文章将做如下探讨。
一、长城修建的天文学背景
中国人对天象的观察由来已久，人们在天文观测中了解了星辰起落、日月阴晴圆缺的奥秘，揭示了宇宙的一般运行规律，建立了指导日常生活的天文历法。我国古代有世界上最丰富、最系统的天文观测记录。五帝之一的黄帝依靠对天象的观察确定了阴阳、五行、十方和十二宫完整的天文体系，并在公元前2637年确定了中国历法的开端，这些天文成就奠定了他崛起中原号令天下的基础。商代甲骨文记录着世界上最早的日食、月食和新星，并已采用干支纪年法。《周礼》对天体星象亦有记载，分设天、地、春、夏、秋、冬六官。西周时我国已用二十八星宿划分周天。春秋时期的星官们创立“上天变异，州国受殃”说法，以天空中的星象变化来预测不同地区将要发生的吉、凶、祸、福，将各州、国与星空的区域互相匹配对应形成分野。其所载“保章氏”：“以星土辨九州岛之地，所封封域皆有分星，以观妖祥”即按分野来预卜各地吉凶。再如《论衡变虚篇》中“荧惑守心。荧惑，天罚也；心，宋分野也，祸当君”亦提到“宋”分野。《晋书天文志》载诸侯国分野如下表：
这些将天文与各州县祸福相关联的做法在历代政策管理中起着重要的指导作用。河南马王堆三号汉墓出土的公元前170年左右的帛书《五星占》载有公元前246年至前177年间土星、金星、木星的空间位置以及金星的会合周期，充分反映了秦汉时期高度发达的天文观测水平。
自古以来，那些掌握天文科技的星官们成为历代政治中重要的决策者和参政者。考察天象并遵照天象旨意行事不但是中国传统文化中最重要的一部分，还关系着人们对日常生活的安排，甚至左右着国家领导对重大事务的决策。“观天象”成为古人作出重大决定时必须例行的公事。如古人行军打仗前往往用天象预测吉凶后方才出军；建造建筑前亦要按天文现象来布局或决策动土日期。至秦汉时期，观天之风更加弥漫，最具有参考价值的史实书籍《史记》中多次提到天象与祸福、行军等重大事件相关联的事实，为便于观察天象和有效地将天文原理加以利用，与之相关的观天建筑便应运而生。
中国古代至迟在周代以前形成了以北极星（帝星）为中心，四周三垣、四象、二十八星宿相环绕的古代天宫系统，这个系统深深地影响了历代王室的营国计划。春秋时期各国都城建筑布局多以“象天”为指导思想，其都城形象多反映以帝星为中心的天体系统。秦人发展了“象天法地”和“象天立宫”的思想，使城市布局真正反映了上天的宫阙形态。经学者实地调研发现：秦朝曾修建数量甚众的“完全式全天星台，这些星台分布面积甚广，遍及甘肃、陕西、山西、内蒙等多个省区，反映出秦长城修建时观天现象的普遍性。基于以上背景笔者认为，长城的大规模修建正是在宫殿“象天法地”、民间“观星”与“星运”说极为昌盛的秦朝时期，为强化皇权及满足皇帝对国家长久统治的需求，在秦长城修建过程中，极有可能将“星象”文化融入到长城的建设中。至明朝初期，天文科技已经相当发达，与天文相关的数学、物理学、堪舆学成为社会重要的科技支柱，明长城的修建具备着更加雄厚的天文学和科技基础。
二、秦长城天文学特征设想
1、秦长城用来观测天文
秦长城大多在甘肃、宁夏、陕西与沿北岸边界一带，经历了自秦厉公至秦统一前修建的长城和统一后秦始皇命蒙恬将战国诸侯国长城相接连形成万里长城的两个历史时期。关于秦河西长城，据《史记秦本纪》载，厉公“十六年，堑河旁。以兵二万伐大荔，取其王城。……简公六年，堑洛。城重泉”。秦昭王长城见《史记匈奴列传》：“秦昭王时，……筑长城以拒胡。”秦统一后将北部长城连接起来，形成一道天然屏障。
秦长城兼有天文台的观测功能。天文台一般具有两大功能，一是祭天，二是观象，中国早期的高台建筑都具有观象性质。长城是高台建筑，它所包括的关城、城墙、墙台、敌台、烟墩、营、寨和城堡等均具有高空望功能，可以作为观察天文现象的场所。长城每隔一段距离便设置相应的关城、营寨、堡寨等，这些为那些时刻准备出征或等待敌情的决策者们提供了观察星象变化的绝佳场所。据《全天星台遗址及其源流考（考证分册）》记载：“秦统一之初与后期，置星、祭星之制大变，全国郡、县、军城、亭障乃至长城遍置星台。郡、县多置心宿。军城、亭障多置天枪、平星，角宿台也较普遍，龙文化更进一步体现在星台文化中”。可见在长城的各个区域“遍置星台”已成为秦王朝极为普遍的事情。由此可知，在战争频繁的秦朝，长城不但承担着重要的防御功能，还为决策者们提供观察星象以对重大事物做出重要决策的场所，同时兼具举行祭天、祭星、祈神等宗教活动场所的功能。
2、秦长城象北斗而建
体现秦长城星台文化较突出的一段为临洮与上郡所在的秦南段长城（秦上郡塞）。为进一步了解秦长城可能存在的天文内涵，笔者将南段长城与历代星图作了详细对比。在对比中笔者发现，秦南段长城与咸阳城、渭水三者之间形成了美妙的天宫图：南段长城极有可能模拟北斗七星之形与位置建造，咸阳城正是帝星所在，而渭水则代表了银河（见图1）。秦长城、咸阳、渭水三位一体确立了北斗星、帝星与银河的相对位置，它们共同营造了北天极区最完美的天宫图，而地上的郡、县或星台也可能与天体星辰相对位，共同完善着这幅巨大的天宫图的其他部位。（见图1与图2）
秦南段长城原本只有上郡这一段（原称上郡塞），秦统一后增加了斗形部分，使得南段长城从形体上满足了北斗形。从司马迁《史记》中描述秦皇陵“上具天文，下具地理”便知秦始皇十分重视天象，他既然可以动用数以百万计的人力打造他死后的人间天堂，也可以在他的国土中创造现世中的天上宫阙。
（1）成阳城象帝居，渭水象天汉
咸阳城的规划是法天象地的结果。秦王朝强大后，咸阳城成为秦朝经济、政治和文化中心。为标榜前所未有的帝王成就，秦始皇将自己比拟为不可一世的玉皇大帝，在总结并继承前人经验的基础上，将咸阳城用“象天法地”手法重新规划和调整，使咸阳城的整体布局与天象呈现一一对应关系。据《史记秦始皇本纪》载，秦始皇建咸阳“为复道，自阿房渡渭，属之咸阳，以象天极阁道绝汉抵营室也”。《三辅黄图》亦描绘秦始皇“筑咸阳宫，因北陵营殿，端门四达，以则紫宫，象帝居。渭水贯都，以象天汉；横桥南渡，以法牵牛”。文字中的“紫宫”即紫微垣，象征天帝居所。咸阳自营建之初象“帝居”而建，并以其为中心，各宫殿环列周围，形成拱卫之势。渭水则被视为“天汉”即银河。
秦始皇建宫殿“象天极”的手法不仅体现在咸阳城，公元前220年秦始皇“作信宫，已而更命信宫为极庙，象天极”；阿房宫也营造了非常完美的天官体系：“表山南之巅以为阙，并为复道，自阿房宫渡渭，属之咸阳，以象天极绝汉抵营室也”，表明咸阳象征北天极的北极星，阿房宫象征营室星，咸阳宫与阿房宫之间的复道，象征天桥。由此可知，秦始皇在国土规划中将城市、河流作为基本要素与天体星座相对应：咸阳以“帝居”身份建造，渭水象征银河，阿房宫为营室星，三者相联系确立了完美的人间天宫图。秦朝的这种做法深刻影响了汉长安的规划布局，汉承秦制，在建设工程方面“非壮丽无以重威”。根据《三辅黄图》记载，汉长安“城南为南斗形，城北为北斗形，至今人呼京城为斗城是也”。
（2）北斗为帝车
为使“象天极”的宏伟计划得以呼应，秦咸阳将周边更大的宏观地域纳入到整个城市的规划范围内。秦始皇以咸阳为中心修建了二百七十多个宫观，并通过复道、甬道将这些宫殿聚集在“天极”咸阳城周围，犹如众星拱极一般，突出了帝都成阳的核心地位。而秦南段长城模拟北斗星形态和位置而建，最终成为北斗星的象征。
《史记天官书》说：“北斗七星，所谓‘旋、玑、玉衡、以齐七政’。……斗为帝车，运于中央，临制四乡。分阴阳，建四时，均五行，移节度，定诸纪，皆系于斗。”《尚书纬》认为：“七星在人为七瑞。北斗居天之中，当昆仑之上，运转所指，随二十四气，正十二辰，建十二月，又州国分野、年命，莫不政之，故为七政。”《甘石星经》：“北斗星谓之七政，天之诸侯，亦为帝车。”《冠子》记载：“斗杓东指，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。”由此可见，北斗七星不但是协助君王治理天下的“齐政”法宝和辅助辨方正位的重要星辰，还是天帝巡游各地的帝车，象征君王巡游天下所乘坐的御辇，其重要性可见一斑。秦始皇这个自视功高堪比玉皇大帝的一代帝王，在咸阳、渭水已经具备的前提下，只要将长城之形略作改动便可以使自己居住的咸阳稳如天宫，而自己则足以比拟伟大的天帝之布政与施德，何乐而不为呢？
在将长城成功地对比北斗星位置建造之后，秦南段长城、咸阳城与渭水三者形成的空间关系与当时北斗七星、帝星、银河在天体宫阙的位置相一致（见图3），三者正反映出秦始皇将自己比拟为坐守帝居（咸阳）并可随时乘坐帝车（南段长城）在银河星汉遨游的玉皇大帝之本身。
3、秦长城修建的科技背景
前文已经阐述，秦长城修建前秦朝的天文学已十分发达，这为秦长城进行天文布局提供了良好的基础。与此同时，秦朝高超的大地测量水平、建筑施工技术和数学运算能力是确保长城与天体相对位的技术条件。我国大地测量技术的历史很早，相传大禹时期已开始使用“准、绳、矩”等原始工具进行测量，春秋以后水准测量已较为普遍。战国时期的漳水渠、都江堰、郑国渠能够建成，表明当时的测量技术和建筑施工已具有相当高的水平。数学测算方面也有很大进步，《九章算术》中记载了勾股定理和立表法、连索法、参直法等先进的测量方法。在堪舆方面，秦朝朱仙桃所著的《搜山记》，是至今流传下来的最早的风水学著作。可见，秦朝修建长城时具备良好的技术基础，它们保证了长城得以顺利的进行天文规划布局和实际工程建造的条件。
三、明长城天文特征的可能性
明朝为加强北方边防于洪武元年（1368年）开始修建长城，一直持续了近两百年。虽然修建之初存有一些北魏、北齐、隋长城，但大多残损严重且不可用。为实现宏伟的防御体系，明帝王重新设定了长城的走向，向东将长城延长至鸭绿江畔的辽东境内，向西修建至甘肃的嘉峪关。明朝的天文学十分发达，明初营建的南京故宫、北京紫禁城、北京十三陵均依天象布局，紫禁城以模拟天体宫阙布局和命名而著称于世。作为国内最重要的建筑工程，明长城既然经历了重新规划，就有可能将之与天象相联系以达到最佳的防御与象征功能。
1、明长城沿银河走向布局
有国外学者研究认为明长城蕴含了中国“龙”的概念，除了在文化上将长城比拟为“巨龙”外，还在形体上与龙的体征相契合，如山海关为龙头，嘉峪关为龙尾，长城重镇、军堡则对应龙身其他部位，以展示出中国龙应有的特征。根据多方对比分析笔者认为：明长城可能与银河系建立了多种关联，具体表现为：
第一，从象征主义出发，明长城与银河具有相似的防御功能。
明长城与银河是人间与天上两道不可逾越的屏障，具有阻隔之功能。长城用以防御北方民族入侵，已成为一道人工防御体系；银河被认为是天空中无法逾越的天然屏障，其将天体星空划分两大部分，彼此之间不能逾越，是阻隔彼此相爱的牛郎与织女的天堑。《诗小雅大东》“维天有汉，监亦有光。跛彼织女，终日七襄。虽则七襄，不成报章。皖彼牵牛，不以服箱”，《诗经周南汉广》中述“汉有游女，不可求思”，及明代孙仁孺的《东郭记钻穴隙》：“到而今可是难依傍，只落得一水银河隔两厢”，均表达了银河作为屏障让人求之不得的心理。基于对银河“阻隔”含义的深刻理解，明帝王极有可能将长城的防御功能比喻为银河的阻隔作用来设计建造，明长城因此在文化语义上与银河具有一定相似性。
第二，从形态模拟角度，明长城沿银河走向布局。
在比对明长城与银河走向时发现，明长城与银河系的走向表现出惊人的一致性（见图4），这种一致性不但体现在整体走向上，其拐弯处、分支结构也几乎相同。历史上各时期的长城形态与明长城有许多不同，明长城的起点、终点、蜿蜒走势、波折点都作了重新调整，而这些调整却使明长城的外形与银河系的固有形态相一致（见图5）。
从建造的角度，明长城与其他时期长城的修
建过程略显不同。在修建长城之初，明廷已推翻了蒙古政权，实现了全国统一。尽管边防战事不断，但国内已经开始大面积的兴复工作。建造长城是兴复工作的重要内容，如何合理规划并保证长治久安是明廷在建造长城前必须思考的，这使得明长城并非在原长城基址上的“重建”，而是重新规划后的“再建”，由此设置了九边重镇。因此我们有理由相信在最初的规划中，设计者将银河象征纳入到长城设计中的假设。
2、明长城的重镇与天上明星位置相对
明长城沿线的一些重镇与银河系个别亮星的位置相一致（见图4）。每到夏季，银河系中部的天津四、牛郎（河鼓二）、织女三星在周天中最亮，即使在城市灯红酒绿之夜也可肉眼相见，形成了著名的“夏季大三角”现象。对于这三颗亮星史书上有数不尽的语言在赞美，还有凄婉的故事与之相连，故此它们在中国的天文史上享有重要地位。这些特殊的亮星与重镇不但在位置上相对应，在文化寓意上也表现出相似性，表现如下：
（1）大同市对位天津四
大同府对应着天津四这颗明星。大同北据元蒙，地处西域与中原的交同要塞，明初被列为九边重镇之一，有“大同士马甲天下”之说，大将军徐达镇守于此。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为代王，坐镇大同（封藩于大同），可见大同的地位不一般。天津四是全天第19亮星，在银河中部的渡口之处，我国古代把天津四所在的星座天鹅座看成渡船，具有轮渡之意，因而有“天津”这个名字。由于大同是蒙古通往晋冀鲁豫的咽喉要道，也有隘口、交通要道之意。无论从天津四的明亮程度和显赫的咽喉位置来讲，它都与大同十分接近。
（2）宣化市对位织女星
宣化市于1394年在原宣德府的基础上扩建为宣府，明朱元璋次子朱穗受封谷王，就藩宣府，宣府由此成为重要的边防重地。《说文》：“宣，天子宣室也”可知宣府意为皇家宫室。朱元璋之所以将“宣德府”改为“宣府”，并将皇子朱穗派封于此，源于在对宣府的整体规划上体现了“皇家”二字。与此意义相同，织女星正为天帝之子“织女”之宫室。以天子之“宣府”对位天帝之子的“织女星”应该说有足够的理由。
（3）北京城对位牛郎星（河鼓二）
明朝的北京城无疑是在北方防御战线上最重要的城市，从拥有重兵的燕王朱棣的藩府再到后来的国都，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，在我国古代的星象术数学领域又是很重要的天象星。《说文解字》中说：“物，万物也；牛为大物，天地之数起于牵牛，故从牛，勿声。”古人认为，日月起于牵牛星，从牵牛星左转，止于北斗。日月起于此，则天地间一切术数皆起于此。因此，天地万物之“物”的部首从牛。北京意味着万物之中心，一切事物从此衍生并发展，有着同心脏一样重要的地位。于是把重要的北京城与牵牛星相对位规划便可知其原因了。
（4）山海关对位心宿二
山海关是在明朝洪武十四年（公元1381年）由中山王徐达所创建。山海关有着特殊的地理位置和文化背景，它锁住海陆交通口，是万里长城之源，亦是万里长龙之“龙首”。龙首及龙头是皇帝的象征，代表着尊贵和显赫。另外，山海关属于秦皇岛辖区，秦始皇多次驻跸于此成为佳话。《大清一统志永平府临榆县》中记载：“秦皇岛，在临榆县西南二十五里，人海一里，四面皆水。相传秦始皇尝驻跸于此。”秦始皇是统一中国历史上最伟大的帝王之一，亦是秦长城的集大成者，与之相关的山海关和秦皇岛成为帝王的代名词。居于以上两种原因，山海关暗示着“龙首”与“帝居”的帝王之意。与之相对应的是天蝎座的心宿二。心宿有三颗星，分别代表了皇帝和皇子。心宿二居中，古时又叫大火，属东方苍龙七宿的心宿，是帝王的象征。心宿二为夏季第一个月应候之星宿，常用来论述“中央支配四方”。山海关与此相对，皇帝统筹天下之意。
（5）千百军堡对应闪闪明星
如果做进一步考证会发现，长城周边上百千个军堡、营寨、关口等或许与天体星辰是对应设置的（见图6）。这些布于不同时期的战争产物体现了中国古代传统文化的深厚内涵。目前已知建于隋末山西张壁古堡就是与天文结合紧密的最好例证，其古堡外围堡墙、堡内东面三口水井、西面八口水井、南斗六星槐、北斗七星槐、奎星楼、真武庙、张壁村村名来历、德星聚门、联辉门、金墓等均显示出与天文学的重要关联。作为军事文化产物的长城堡寨，也有可能在某些或大部分建筑中将建筑设计与天文科技相结合。由于数量众多，工程浩大，笔者未能一一考证，希望日后能有所进展。
四、结语
中国古代建筑无论从外部形体还是内部空间都深受古代宇宙观的影响，长城作为中国历史上最伟大的建筑工程之一也不例外。自周朝末年开始，人们修建长城时尽管主要出于防御目的，但受中国传统文化的制约与影响，长城通过形体变化和文化象征等手法使其与象天法地、星象论、宿命论等天文思想相结合，使长城因特殊的形体和所富含的象征含义而备受人们尊重。秦南段长城与咸阳、渭水相结合，在形体上形成了中国古代天宫形态；而明长城则循银河之走向进行宏大的银河系布图，体现了中国传统宇宙观在建筑工程方面的深刻影响。
天文学论文 篇六
〔摘要〕
刘子华1918年赴法就读于巴黎大学医学院时，业余爱好天文，将现代天文数据同《周易》宇宙论相合，以独特的易学象数思维方法，开展研究，从而预测太阳系存在有待发现的的第十大行星而轰动欧洲。本文着重研究刘子华如何运用《周易》的象数思维方法进行其科学预测，从而首创宇宙太极中心论，综观宇宙星系；阐发两仪配偶律，探索星际关系；营建八卦家族，编排星群结构；借重阴阳平衡律，测算木王星数据以及取象比类的直觉思维之妙用。
〔关键词〕
刘子华；《周易》象数原理；研究天文；预测太阳系；思维方法
中国近代易学史上，从象数易发展为科学易，杭辛斋开其先河，沈仲涛、薛学潜踵事增华，刘子华独获硕果。杭辛斋《易学笔谈》(1919)乃传统象数学向科学易过渡。沈仲涛《易卦与代数之定律》(1924)、《易卦与科学》(1934)、薛学潜《易与物质波量子力学》(1937)，是易学同现代数学、物理学结合的尝试。刘子华独辟蹊径，将易学象数原理用于研究天文，预测太阳系存在有待发现的第10大行星，轰动欧洲。
刘子华(1899-1992)四川成都洛带人。1918年中学毕业，官费赴法勤工俭学，就读于巴黎大学医学院。业余爱好天文，对《周易》情有独钟。
刘子华是客家人。客家人素有“东方犹太人”之美誉，具有敏锐的科学思维头脑。当时欧洲盛谈太阳系是否存在第10大行星。刘子华将现代天文数据同《周易》宇宙论结合，劳心苦思，以独特易学象数思维方法，开展研究，终于写成博士论文《八卦宇宙论与现代天文——一颗新行星的预测》，1940年获得博士学位。
刘子华流寓法国近20年，掌握西方天文学最新成果，了解天文研究的前沿课题。他查阅巴黎所能获得的近700种易学著作，对令人眼花缭乱的易图，特别感兴趣。终于从易图中找到科学研究的突破口，以易图为工具，进行创造性思维和精密数学运算，取得惊人成就。
他身居巴黎，有接受世界最新科学思想的优越条件。曾亲聆著名科学家居里夫人、爱因斯坦、郎之万等的学术讲演，打开了广阔胸襟。他手捧《周易》，仰望星空，独自沉吟：“天为帐蓬地为毡，日月星辰伴我眠。仰望北斗挂霄汉，俯察地形囊万千。”不难想象，用《周易》思维探索尚未发现的大行星，其难度不亚于凭一叶扁舟横渡大西洋。好学深思的“东方犹太人”，竟然横渡大西洋，凯旋而归，博得当时法国补日尔天文台台长摩尔的“高声祝贺”。
首创宇宙太极中心论，综观宇宙星系
公元1930年，冥王星被发现，人们已知太。阳系共有9大行星，绕太阳运转，月亮只是地球的卫星。刘子华把恒星、行星、卫星看作整体，以《周易》理论予以新解释，别出心裁创立宇宙太极中心论。这是他萌发的第一个中心论点。此论点受《周易·说卦传》中“坤为地，坎为月，离为日”的思想启发。他说：“《说卦传》既能明显的将上述三卦配太阳系中的三颗星球，则其余五卦未尝不可配合其余之五颗星球。”因此，他力图找出其余五星在八卦中的位置。他遍查易学书籍，“断然以伏羲先天卦位与易学对五星之排列相互对照，才能确定某一卦位应合某一星球。”在四川知名易学家明代来知德《易经来注图解》中，发现一幅《日月五星周天图》，对“合定”五星颇有参考价值。星与卦合定结果为：震合木星，兑合火星，乾合土星，巽合金星，艮合水星，加上离日、坎月、地坤，八卦已各与一星相合。星与卦相合，是刘子华一大创造。它打破太阳中心论，将太阳同行星并列；不取月球卫星说，将其与行星并重。尽管看似违背现代天文知识，却奠定了宇宙太极中心论的基石，迈出了科学预测第一步。刘子华说：“我国古人似乎已彻底明瞭，这万象的底蕴，综合在八卦之上，……我即从这些卦的各种排列或配合中，推演出本书的八卦宇宙论。”星同卦相联系，在中国传统文化中不无根据。《易纬·乾凿度》云：“天地灿明，日月星辰布设，八卦错序，律历调列。”刘子华论述其放弃太阳中心论的理由说：“哥白尼以太阳为中心，故需将地球与五星同列，而本书则更进一步，以太极为中心，故太阳亦应失其相对的主体而与五星同居客位。”
刘子华大胆创立宇宙太极中心论，基于他对易学思想的深刻认识。他说：“由无极而太极，由太极而阴阳，由阴阳而生万物。故在任何存在中，均无不含有太极与阴阳。”八卦宇宙论实以太极宇宙论为基础，从宏观角度，用易学整体思维方法，玄思宇宙，放眼六合，对浩渺星空作整体把握，超越现有天文视角，提出独到见解，绕开实证方法，直 扣科学殿堂大门。
阐发两仪配偶律，探索星际关系
八星与八卦合定后，刘子华进一步探讨卦与卦之间的关系。发现单卦（经卦）与双卦（别卦）都有男女（阴阳）区别，存在配偶关系。使他打开一条新思路。他说：“四象、八卦等等，无一不由阴阳之互相分化和交换而来。此即表明，太极与两仪为万有宇宙构成之基础。”又说：“伏羲除用阴阳记号（--、一）表示卦爻以外，并将单卦列成圆形。这是宇宙论最重要的基础。”所指圆形图即《先天八卦图》，刘子华称之为“初期八位系”。
从而深入探讨八卦之间的配偶关系。他在图上加一条斜线，将图分为两半，对各卦附上男女长少之称。在图的中心加一“9”字。他解释其意义说：“可见卦一、二、三、四居图之左半周，卦五、六、七、八居图之右半周”。“男卦者有乾，震，坎，艮（单卦）……，女卦者有坤、巽、离、兑（单卦）。……凡成直径相对之两卦，均属男女两性，并老少对称。……凡如此对应之两卦，即称为配偶。”这些配偶卦有三个特性：“一、每对卦均含有同数的阴爻及阳爻。二、每对卦之阴阳爻，均按照地位次序而相对。三、每对卦爻数之和为九划，……，此证明各对卦均有相同之平衡存在。”他将阳爻作一划，阴爻作二划。配偶卦均为9划，故图中设“9”字。《先天八卦图》是刘子华象数思维利用的基本图，图中加上斜线和9字，是他对此图的新认识，赋予新含义，对其行星预测有特殊作用，此为历代易学家所不及，显示刘子华象数思维的智慧。他将配偶卦的特性，称为阴阳平衡律，成为他进行科学预测的重要法宝。
刘子华将八卦配偶思想应用于观察天体，发现星球之间有某些相似现象。利用天文学家佛那马雍、爱斯克郎恭提供的研究成果，认为太阳同木星相似，月球同金星相似，地球同水星相似。刘子华把相似的星亦看作配偶，然后将各星球的天文数据代入，经过计算，证明它的确也构成平衡的常数。使他的行星预测工作又前进一大步。
刘子华进一步利用配偶律研究三个王星。从历学古籍《天原历理三书》（1682年徐发圃撰），知有“四隅星”之说，盗星在西南，种陵在东南，天狗在西北，女帛在东北。刘子华将四隅星同三个王星配合，盗星合天王、种陵合冥王、天狗合海王、女帛无星与合。他预感莫非是未知的第10大行星。他继续从易图中探索，发现元代易学家张理《易象图说》内篇，有《先天八卦对待图》，（如图二）如获至宝。他对此图作了特殊解释。写道：“今按卦加上星球，则见太阳与木星同出于少阴，月球与金星同出于少阳，地球与水星同出于老阴，……以此证之日与木、金与月、水与地之成对相似，确有令人不能不诧异之符合。”据此图应有第4对双生卦，其对应之星球当为土与火。但刘子华考订，从星球看来，“土不似火而类木”。
刘子华想到，既然八个相差很大的天文数据相加，可以得到相同的常数，将它们联结成三对配偶，也得出与之相应的恒数，若再进一步，将三个王星相配，则冥王星同海王星成双，天王星却等待着配偶。为天王星寻求配偶，成为强大驱动力。刘子华依已知三王星的速度、密度及其同太阳的距离，通过反复验算，得到天王星的配偶星的一些参数。他喜出望外，肯定他所要寻找的大行星必然存在。
营建“八卦家族”，编排星群结构
刘子华确定整个太阳系应是由12颗星构成的一大家族，其中有初期八大星球，加上已发现的三王星，还有尚待发现的新星。他用“家族”模式看待太阳系，是基于《周易》原理的认识。他说：“八卦为伏羲和文王之科学的、有结构而有系统的、有定规而有变易的一种特别而又具体的原理表示，亦即有关万有宇宙之发展的总模式。”这一表述有以下合理内涵：一、太极原理是关于宇宙万有的总模式；二、此原理的核心思想是系统结构；三、它不止具有规律性并有变易法则。这的确把握了太极原理的基本思想。
刘子华创立的“八卦家族”论，有以下基本内容：阴阳配偶是基本概念，乾坤父母，三男三女均成配偶；八卦与八星（日月五星加地球）合定，是家族中基本成员；临、复、姤、遯四双卦为兑、震、巽、艮四隅卦之子，故属乾坤二卦之孙辈、三王星及未知星正好同四隅卦之子合定，形成父母、六子、四孙三代共荣的八卦家族。而其中心动力总数则经过计算为198。（如图三）
刘子华用八卦原理概括中国特有的宇宙论，利用八卦组合及卦星合定方法，赋予八卦新涵义，使之利于联贯思索与运算操作。这种思维方法是传统象数易学难以做到的。刘子华做到了，取得预期效果。在已知八卦家族中11颗星的数据的前提下，依照配偶及母子关系，就可算出未知行星的数据。“八卦家族”模式，实为刘子华科学预测的桥梁。《周易》象数思维方法，在中国科学发展史上，的确曾经发挥过这种桥梁作用。刘子华巧妙地利用这一思维模式，获得硕果，再创易学史上的奇迹。
借重阴阳平衡律，测算木王星数据
刘子华十分清楚，现代科学依靠的是精确数据。他说：“人们常谓：无数量不成科学。因此举上述八卦宇宙论在性质上之证实，姑无论如何明显，均可认为偶然之巧合。所以必须有现代天文上测量与计算之证实，方有科学之意义。”为了进行数量计算，他再次乞灵于易图。朱熹《周易本义》卷首附有《河图》。刘子华说：“卦之男女两性，固已见诸《周易》。至男女性之价值，则吾人须求自《河图》。”原先的《河图》并未同八卦相联系，刘子华从宋元之际易学家胡方平《易学启蒙通释》（见《四库全书》）中意外地发现《河图与八卦相配图》。（如图四）正如欲横渡大西洋而觅得一叶扁舟，喜不自禁。他以河图之数称为八卦男女性价值，作为数量计算之基数。他说：“八卦男女性价值之发现，确在八卦宇宙论上展开一个新局面，因为由此可推演得到数量的规律。”刘子华对此图作了几点说明。一、河图与八卦联系，古已有之，孔安国云：“河图即八卦。”二、河图之数即八卦男女性价值，未来的计算以此为准。三、图中心的五与十两数，居太极位置，为绝对中心，绝对静止，故无卦与之相配。
八卦分男女两性，各有不同价值，是八卦宇宙论又一新观点。依上图，其男女性价值为：乾7、兑2、离8、震3、巽4、坎9、艮1、坤6。一般易学著作极少应用此数。刘子华化腐朽为神奇，赋予妙用，以之验证配偶星、母子星之间的平衡关系。刘子华解释母子星时说：“母子行星之说，虽为比喻，而确有实际之价值。因各个母星之速度，均约等于其子星速度的666倍。恰如某家庭分财产，凡子辈之所得，均各与其父母所得成相等比例。这种比例相等关系，毫无疑义的证明上述四个现代行星配偶之合理。”卦分男女性价值，亦旨在证明“配偶之合理”。
刘子华赋予太阳系12颗星球以男女性价值，组成三代共荣的八卦家族，实际上涉及太阳系各主要星球的平均进行速度和平均密度的恒数，十分完善的符合，实在令人惊异。前八星（日、月、地及五星）三对配偶星，其速度与密度的比例恒数，简直完全相同，均为60。（见图三）
刘子华根据八卦家族的系统关系，经过复杂运算程序，终于得到未知木王星的几个基本数据，其平均轨道速度为每秒2公里，平均密度为每立方厘米0.424克，离太阳平均距离为74亿公里，后来算出运转周期为736年。运算程序虽出自卦理，其结果可脱离卦理而独立。刘子华对这一成果非常自信。他说：“以现代天文资料来证实宇宙的真面目能与八卦宇宙学理相吻合。……本书所有引据，纯系现代天文学以优良之工具和最近数世纪若干科学家辛苦研究所得之科学知识，故其结果应毫无疑义地相当精确而完备。”
法国巴黎大学科技史学院院长、刘子华博士论文审查委员会主席阿伯海尔，不通八卦卦理，反复研究论文后说：“关于科学方面，其结果令人满意。”论文评审者法国著名汉学家马伯乐本已拒绝论文答辩，经反复考虑，收回成见，同意将论文印交答辩委员会。他对刘子华说：“你拿我们的数字，证明你们玄之又玄的八卦，再拒绝，就等于我们的数字错了。”论文获得一致通过，木王星的预测得到法国权威天文学家的认同，引起轰动，对八卦宇宙论的魅力大为震惊。
取象比类的直觉思维之妙用
刘子华的科学思维方法，十分古怪，天文学家难以认同，这只能从中国易学中得到解释。他所运用的是中国先哲常用的“取象比类”的象数思维方法。中国古代医学、天文、历法、乐律、内丹的发展，都得益于这一思维方法。《易传》说：“其称名也小，其取类也大。”取八卦、六十四卦的卦象（“象”），触类旁通，比拟其他各类事物（“类”）。这种象数思维的特点，如王弼所说，可以“得鱼而忘筌”，“得意而忘象”。刘子华通过易图，运算天文数据，得到天文结果，是“得意忘象”的范例。取象比类思维方法，是理论思维的一种特殊形态，它将归纳法同演绎法统一，是分析与综合的灵活运用。它通过喜闻乐见的卦象联系，去探讨客观对象之间的实际联系。刘子华所运用的“先天八卦方位图”、“先天八卦对待图”、“河图与先天八卦对应图”，以及阴阳配偶，男女两家、母子卦、八卦家族、宇宙太极中心等形象描述，无非是把易图视为过河的桥梁。
象数思维方法在科学中的运用，更表现为利用直觉思维诱发灵感。正如刘子华所说：“我之所以能将八卦原理应用于太阳系，决不是偶然的。因我发现现代科学家对宇宙的认识或论点，与我国相传甚久的太极八卦图象很有共通之处（均源于旋涡形状）。”又说：“我国常见之太极图，既显出螺旋形状，其象征必与宇宙有关，或与太阳系研究有密切联系。”正是通过易图形象，产生一种直觉，这种直觉导向科学探索的明确目标，针对目标，努力探索，果有理想结果。刘子华总结自己的探索过程道：“八卦宇宙学理固因科学而得完美的证实，但科学之对于宇宙，特如太阳系，亦以卦理而有更深切完整之认识。科学可以证实卦理，卦理亦可以补充科学，且同时又可以反证天文数字之正确。”
刘子华有勇于创新的精神。正如英国哲学家罗素所说：“创立近代科学的那些人有两种不一定并存的长处：作观察时万分耐心，设假说时有大无畏精神。”刘子华的大无畏精神，是人所公认的。他大胆利用直觉思维这一点，得到博士论文审查委员会继任主席、巴黎大学哲学系主任、哲学史教授爱米尔卜勒野的肯定。他公正地写道：“我对于刘子华先生在巴黎大学所提之论文，非常尊重。他费了许多考证与灵巧，来阐明近代科学与中国古代单凭直觉而构成之科学，有深奥的符合。……它（指论文）指出人类思想，乃同归而殊途，一致而百虑也。”法国哲学家、汉学家、天文学家们没有因为刘子华离开西方实证方法、依靠直觉思维而取得的成果，就置之不理或加以歧视，他们懂得：“科学的论断，却是在盖然性的基础上，按尝试的方法提出来的，认为随时难免修正。”物理学家普恩迦赫说得更直率：“科学大多数的创获——定律的发现和假设的成立——实有待于“灵机”和“顿悟”的洞见和直觉——一种超常的、创造性的想象力。”
刘子华的确富有“超常的、创造性的想象力”，同时富有精密计算的科学精神。在博士论文中，他用了31幅易图来帮助自己构思，更用了27张表格来精确计算各种参数，从而求得木王星的几个必要的基本数据，若没有这些易图作桥梁，所需要的数据无法求知；若没有无容挑剔的科学数据，其论文决不会让法国权威天文学家与哲学家们折服。刘子华无愧为：“把中华的古老文化与西方的现代科学结合起来的先驱者。”八卦宇宙论及第10大行星的预测，是中西文化结合的结晶，堪称中国易学史上的奇葩。
天文学论文 篇七
中国古代的天文和历法，具有政治象征意义。颁布历法，标明正朔之所在，是政权正当性的表现。历法又与农时节气密不可分，是非常实用的知识。而要调整历法，就必须观察天文。中国古代是阴阳合历，既要考虑月相周期，又要考虑二十四节气和四季的变化，必须保持每隔一段时间修订历法。唐朝有天文学家、数学家僧一行借鉴印度历法编撰《大衍历》；元代有郭守敬吸收回回历法，制作《授时历》。
明崇祯二年 （1629 年 ），钦天监据大统历、回回历推算日食皆不验，曾向利玛窦学习历法天文的徐光启，以新法推算，预测“五月初一日，顺天府日食，二分有余，不及五刻”。结果获得验证。说明又到修订历法的当口了。
礼部乃奏请开局修历，礼部侍郎徐光启领衔，耶稣会士龙华民、邓玉函、罗雅谷、汤若望等，先后被聘入局。其实，早在利玛窦在北京时，朝廷已因大统历预报天象屡次失误而持续多年议论改历。加之弘治以来逐渐放开“私习天文”之禁，这就为西洋天文历法技术提供了立足机会。
利玛窦曾自荐修历，未被理会。但他并不灰心，而是强烈要求罗马派遣精通天文学的耶稣会士来中国，阳玛诺、熊三拔、邓玉函等都可能是因此来到中国的。来华耶稣会士成为一个天文学造诣很高的群体，令与他们接触的不少中国官员倾倒，以致多次主动上书，推荐耶稣会士参与修历。
1629 年这次钦天监官员用郭守敬的方法推算日食，再次失误，才出现中西学者联合修撰新历的局面，并于1634 年撰成《崇祯历书》。《崇祯历书》修成后，又经过8 次实测，以及与保守派的数次较量，崇祯确信西方天文学方法的优越，决定颁行。可惜，此时遭遇易代鼎革之变，竟未克进行。
清军进京后，“奉天承运”，迫切需要颁布新历，以明正朔。汤若望将《崇祯历书》作了删改、补充和修订后，自费刻印献上，改名为《西洋新法历书》，给顺治皇帝献上一份厚礼，于是清廷即刻颁行。康熙时去“西洋”二字，改题《新法历书》。
《崇祯历书》涉及到西方天文学理论，行星运行观测和计算的数据表格、必备的天文数学知识、天文仪器的制造与使用以及中西度量单位的换算。其理论部分《法原》总篇幅的 1/3,系统介绍西方古典天文学理论和方法，包括日、月、五星、恒星的运行规律，球面天文学原理，着重阐述托勒密、哥白尼、第谷 3 人的工作，大体未超出开普勒行星运动三定律之前的水平，但也有少数更先进的内容。
《崇祯历书》所参考的天文学著作，已明确考证出的以17 世纪初期的作品居多，而最晚近的是1622 年出版的作品。西方几种主要宇宙模式理论，明末都已传入中国，包括亚里士多德的“水晶球”体系、托勒密的行星系说、第谷宇宙模型、哥白尼的日心地动说。
关于哥白尼的日心地动说，在 1760 年耶稣会士蒋友仁向乾隆进献《坤舆全图》前，就已经引用和介绍到中国，但蒋友仁的《坤舆全图》明确宣称托勒密体系是错误的，第谷的理论不如哥白尼的正确。与此不同的是，《崇祯历书》虽然引用了哥白尼《天体运行论》中 27 项观测记录中的 17 项，对《天体运行论》中的有些章节甚至直接翻译，对其日心地动说的重要内容也有所披露，但对日心说却持否定态度，认为哥白尼用来论证地动的理由，不具说服力。
哥白尼1543 年发表《天体运行论》，其宇宙观从学理体系说虽属先进，但直到 17 世纪都还没有取得令人信服的优势。特别是哥白尼在仪器制造、观测技术和精度方面并不出众，他的日心说对历法制订影响不大。与观测精准的第谷学说相比，哥白尼学说对于修历缺乏实用性。这不仅说明了国人选择西学中的实用主义倾向，为蒋友仁润色文字的钱大昕和作序的阮元都对哥白尼学说持否定态度；而且也说明中国学者将科学修历的技术实践，转向探索自然奥秘的天文学理论兴趣，仍然存在一道鸿沟，后者必须有更多的社会制度条件加以配合。
天文学论文 篇八
摘要：天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。由于科技的不断发展，人们对天文学的定义，研究对象，研究范畴，学科分支，论研究等方面都取得了突破性的进展。天文学正朝着高、精、尖的方向发展。我们期待着天文学的进一步发展为科学事业和人们的社会生活造福。
关键字：天文学，研究对象，研究理论，天文学四大发现，矮行星，中子星，黑洞
通过听天文学基础的课使我对天文学有了一定的了解。天文学是研究天体、宇宙的结构和发展的自然科学，内容包括天体的构造、性质和运行规律等。人类生在天地之间，从很早的年代就在探索宇宙的奥秘，因此天文学是一门最古老的科学，它一开始就同人类的劳动和生存密切相关。它同数学、物理、化学、生物、地学同为六大基础学科。天文学主要通过观测天体发射到地球的辐射，发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。随着人类社会的发展，天文学的研究对象从太阳系发展到整个宇宙。现在天文学按研究方法分类已形成天体测量学、天体力学和天体物理学三大分支学科。按观测手段分类已形成光学天文学、射电天文学和空间天文学几个分支学科。“几乎所有的自然科学分支研究的都是地球上的现象，只有天文学从它诞生的那一天起就和我们头顶上可望而不可及的灿烂的星空联系在一起。天文学家观测从行星、恒星、星系等各种天体来的辐射，小到星际的分子，大到整个宇宙。天文学家测量它们的位置，计算它们的轨道，研究它们的诞生，演化和死亡，探讨它们的能源机制。
自古以来，人类一直对恒星和行星十分感兴趣。古代的天文学家仅仅依靠肉眼观察天空，1608年，人们发明了望远镜，此后，天文学家就能够更清楚的观察恒星和行星了。意大利科学家伽利略，就是最早使用望远镜研究太空的人之一。今天天文学家使用许多不同类型的望远镜来收集宇宙的信息。有些望远镜可以收集到来自遥远天体的微弱亮光，如X射线。绝大多数望远镜是安放在地球上的，但也有些望远镜被放置在太空中，沿着轨道运转，如哈勃太空望远镜。现在，天文学家还能够通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大的飞跃。
19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、X射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也对现代天文学成就产生很大影响。
随着天文学的发展，人类的探测范围到达了距地球约100亿光年的距离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为包括行星系中的行星、围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中存在着无数像太阳系这样的行星系统。 现在人们已经观测到了亿万个恒星，太阳只是无数恒星中很普通的一颗。
人类所处的太阳系只是处于由无数恒星组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以外，还存在着许多的河外星系。星系又进一步组成了更大的天体系统，星系群、星系团和超星系团。
一些天文学家提出了比超星系团还高一级的总星系。按照现在的理解，总星系就是目前人类所能观测到的宇宙的范围，半径超过了100亿光年。
在天文学研究中最热门、也是最难令人信服的课题之一就是关于宇宙起源与未来的研究。对于宇宙起源问题的理论层出不穷，其中最具代表性，影响最大，也是最多人支持的的就是1948年美国科学家伽莫夫等人提出的大爆炸理论。根据现在不断完善的这个理论，宇宙是在约137亿年前的一次猛烈的爆发中诞生的。然后宇宙不断地膨胀，温度不断地降低，产生各种基本粒子。随着宇宙温度进一步下降，物质由于引力作用开始塌缩，逐级成团。在宇宙年龄约10年时星系开始形成，并逐渐演化为今天的样子。
天文学研究的对象有极大的尺度，极长的时间，极端的物理特性，因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研究方法主要依靠观测。由于地球大气对紫外辐射、X射线和γ射线不透明，因此许多太空探测方法和手段相继出现，例如气球、火箭、人造卫星和航天器等。
天文学的理论常常由于观测信息的不足，天文学家经常会提出许多假
说来解释一些天文现象。然后再根据新的观测结果，对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。这也是天文学不同于其他许多自然科学的地方。 天文学的不断发展使得人们对行星以及宇宙中的天体有了更加精确的定义。
在2006年8月24日在捷克首都布拉格举行的第26届国际天文学大会中确认了矮行星的称谓与定义，决议文对矮行星的描述如下：1、以轨道绕着太阳的天体；
2、有足够的质量以自身的重力克服固体应力，使其达到流体静力学平衡的形状（几乎是球形的）；
3、未能清除在近似轨道上的其它小天体；
4、不是行星的卫星，或是其它非恒星的天体。
在行星的基本定义上，科学家们大致上认同这样的说法：直接围绕恒星运行的天体，由于自身重力作用具有球状外形，但是也不能大到足够让其内部发生核子融合。矮行星的家族成员有冥王星、卡戎星、齐娜星、谷神星。矮行的基本特点是外幔和表面由冰冻的水和气体元素组成的一些低熔点的化合物组成，有的其中混杂着的一些由重元素化合物组成的岩石质的矿物质，厚度占星体半径的比例相对较大，但所占星体相对质量却不大，内部可能有一个岩石质占主要物质组成部分的核心，占星体质量的绝大部分，星体体积和总质量不大，平均密度较小，一些大行星的卫星也具有这种类似冰矮星的结构。
中子星（neutron star）又名波霎。它是恒星演化到末期，经由重力崩溃发生超新星爆炸之后，可能成为的少数终点之一。简而言之，即质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时塌缩形成的一种介于恒星和黑洞的星体，其密度比地球上任何物质密度大相当多倍。中子星的表面温度约为一百一十万度，辐射χ射线、γ射线和和可见光。中子星有极强的磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为“脉冲星”。
天文学家称这种由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙诞生初期可能曾经形成过很多微型黑洞（太初黑洞），这些黑洞的体积很小，质量相当于一座大山。
黑洞本身不可见，但可以用至少两种方法检测出它的存在。当一个黑洞吸引尘埃、气体或恒星时，它的强大引力会把这些物质撕碎成原子微粒，原子微粒会从黑洞的边缘沿螺旋线坠向中心，速度会越来越快，直至达到每秒九百多公里。当物体被黑洞吞没时，会因为互相碰撞而使温度上升到几百万度，并发出χ射线和γ射线。在宇宙中，只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。 任何物质或辐射到达黑洞边缘，越过它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。现在我们说找到了一个黑洞都是通过间接途径推算出来的。
通过学习天文学基础这门课程，我对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解。它也丰富了我的知识体系，拓宽了我的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的科学事业的发展越来越好。
附录:
参考文献:
[1]：《基础天文学》；
[2]：《天文学教程》。
天文学论文 篇九
摘要:《崇祯历书》是由徐光启等人历时五年编撰而成，是介绍欧洲天文学知识的文学著作。《崇祯历书》分为基本五目和节次六目两部分。基本五目主要介绍欧洲天文学中的天文仪器、天文数学和天文学相关理论，节次六目主要介绍历法方面的知识。本文将对《崇祯历书》中的数学和天文学知识基础进行探讨。
关键词:《崇祯历书》；数学基础；天文学基础
《崇祯历书》中采用了几何算法和天体系统，清晰地引入了地球与地理经纬度的概念，同时采用了西方的计量单位，对欧洲天文学的基本理论、天文学仪器和必要的数学知识进行了详细的阐述，是我国较为全面的介绍欧洲天文学的著作，对天文学在我国的传播具有重要的意义。其中《测量全义》作为《崇祯历书》的基础文献，记载了西方球面天文学和三角学的相关知识，是《崇祯历书》数学和天文学研究的基础。
一、《崇祯历书》的天文学基础
（一）崇祯改历与天文学知识
在十七世纪的中国天文学逐渐出现改革。在封建社会里，历法的作用不仅在于告知民众时间，更是王权得以确立的条件。在明朝末期，由于钦天监采用的元朝郭守敬等人编制的《大统历》进行的日食推测，屡次不能够得到验证，使明朝官员对《大统历》中的天文学知识产生质疑，因而上书请博访知历人员对天文学知识进行改革。徐光启通过崇祯二年发生的日食现象，将传教士预推的时间和食分与《大统历》预推的时间与食分进行比较，得到传教士预推的时间和食分比较精准，而钦天监使用的《大统历》预推结果则出现偏差。长期参与历法编纂工作的钦天监五官正戈如实将情况汇报给了崇祯帝，崇祯帝这才同意了改历的申请，并命令徐光启、李天经和李之藻等人以及入华的耶稣会天文学家进行西法改历的工作。在徐光启、李天经等人的支持下，从崇祯二年到崇祯七年，中西学者共同努力编译了长达137卷的长篇巨著《崇祯历书》，促使了明清之际的西学东渐渐趋高潮。
《崇祯历书》中五目指的是：法原，即天文学基本理论，包括球面天文学原理；法数，即天文数表，附有使用说明；法算，即天文计算必备的数学知识，包括平面和球面三角学几何学；法器，天文仪器知识；会通，指中国传统方法和西历度量单位的换算。六次指的是：日躔历、恒星历、月离历、日月交会历、五纬星历、五星交会历六种。包括日月五星运动，恒星方位，日月交食，节气，朔望等的中西换算。徐光启为了介绍一些基本的天文学理论，还特意在基本五目中设立了法原一目，在法原中着重介绍了哥白尼和第谷的天文学体系，还涉及到更早一些的托勒密体系的内容。这些传教士在中国采取了科学传教的策略，在传播天主教的同时，也将西方天文、历算等科学知识输入中国。在《崇祯历书》的天文学知识部分有大量与开普勒天文学相关的内容。在改历的过程中，欧洲传教士金妮阁曾奉命返回欧洲搜集与天文学相关的研究著作和寻找西方优秀的天文学家，最终其带回了七千多部著作回到中国，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重大的影响。此外，开普勒在《崇祯历书》的编纂工作中与中国的传教士进行过大量的书信往来，详细回答了邓玉函在编纂工作中所出现的问题。
（二）《崇祯历书》中的天文学思想
《崇祯历书》中开普勒对天文学的主要贡献在于他对天体机械运动现象进行描述，并通过机械运动的知识来对天体运动现象进行解释，之后分析天体运动的原因，通过数学假设解释天体物理运动的本质。在《崇祯历书》中的观点认为天文学与物理知识是有一定的界限的。例如，书中认为天体实际的薄厚实际上是天体之间的距离，而脱离的距离及无法表述其与速度之间的关系，因此，其在开普勒天文学中是一个很重要的概念，同时也反映了当时的西方主流天文学的思想，即认为数学天文学与物理天文学之间没有必然的联系。
《崇祯历书》系列历法采用的是第谷体系，这一点很多文献已经证明。《崇祯历书》系列历法中的日躔也是参考了第谷的理论。《崇祯历书》中强调了太阳在天体中的中心位置，认为太阳是万光之源，其他所有的天体都在或多或少地接受太阳的光源，太阳的地位就像君主在群臣中的地位一样。这样的观点与托勒密在《至大论》、哥白尼在《天体运行论》以及开普勒在《天文光学》中所阐述的观点是相一致的。然而，在具体的论述中托勒密、哥白尼与开普勒对太阳中心位置的具体论述是不尽相同的。托勒密在论述中采用midpart一词，强调太阳是在天体的中间部分，而哥白尼则是采用nearcenter一词，强调太阳是在中心位置附近，这两位天文学家都是在数学意义上强调太阳的中心位置，而开普勒不仅认识到了太阳在天体中数学上的中心位置，而且认识到太阳在天体中物理上的中心位置。他阐述，太阳是天体光与热的直接来源。
从物理力源的角度强调了太阳是天体运动的中心，认为太阳为天体的运动提供了动力来源，并提出天体的运动是由于太阳的旋转，太阳是一个巨大的磁体，吸引天体围绕其运动。《崇祯历书》融入了欧洲天文学的基本思想，尤其是开普勒的天文学物理思想，对《崇祯历书》的编撰工作产生了重要的影响。
（三）《崇祯历书》与天文仪器
16世纪末，欧洲传教士开始在中国开拓宗教事业。同时将欧洲科学和技术传入中国，导致某些中国科技领域一定程度上的欧洲化。其中，天文学和天文仪器的变化在社会上引起了很大反响。1629年起，邓玉函、汤若望、罗雅谷等传教士应徐光启的邀请供职皇家天文机构，在《崇祯历书》比较全面地介绍了17世纪初以前的欧洲天文学和天文仪器。这本书中既解说了发明不久的新仪器，又描述了若干已经或即将被淘汰的古典仪器，内容包括仪器的几何学理论、基本构造、安装和使用方法等。
传教士所造仪器与同时期的欧洲产品相比是落伍的，但在中国历史上是先进的。它们之中的大多数未能广泛传播，因为对于中国人来说属于新知识，有些技术仅停留在书本描绘阶段，有些仪器只是御用品，也没能在天象观测上得到较好地应用。
二、《崇祯历书》的数学基础
天文学的研究离不开数学基础的支持，《崇祯历书》采用了丹麦的天文学家第谷所创立的几何学计算方法，将几何学、三角学用于天文学预测与研究中。其中《测量全义》是《崇祯历书》中的基础，汇集了平面三角和球面三角的相关知识以及测绘仪器的制造等知识，其内容丰富，是当时先进的天文学数学知识的总结。《测量全义》详细讲述了平面几何、立体几何、圆锥曲线、球面三角以及球面天文等数学知识。
在平面几何相关知识中主要对直线三角形、面上、面下、线上和线下等公式和测量方法进行了总结。通过举例的方式对定理进行阐述和证明。具体方式都是通过文字论述。例如在论证圆面积计算公式中，通过先给出命题，之后以解曰为标志将抽象的命题以具体的题目的方式将其具体化，然后通过论曰、再论曰等词汇，对具体题目进行具体的论证。《测量全义》中公式与理论的论证体现了西方数学中所蕴含的严格的逻辑性和确定性，在论证的过程中使每个环节环环相扣，这与我国传统数学中寓理于注和注重算法的形式形成了鲜明的对比。
此外，在命题的证明过程中采用了反证法开拓了中国数学家的思维。立体几何主要论述了柱、台、球和锥的一些性质以及其计算公式。《测量全义》对例题几何的论述，其内容较为零碎、讨论也不尽充分，但其完善了我国数学家的几何体系，对我国数学的发展产生了深远的影响。在圆锥曲线、球面三角和球面天文部分对圆锥、球面以及球面与天文的知识进行了更加详细的介绍，丰富了我国数学和天文学研究的内容。
三、总结
徐光启以翻译求会通，以会通求超胜为目的编译了《崇祯历书》，这具有非常重要的意义。《崇祯历书》的编纂对我国数学和天文学的发展具有重要的影响，一方面，它刺激中国学者整理中国传统文献，另一方面，将中国数学与天文学知识与西方知识相融合，并进行一定的创新研究，推动了中国数学和天文学的发展。
参考文献：
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[6]褚龙飞，石云里。《崇祯历书》系列历法中的太阳运动理论[J]。自然科学史研究，2012.4(31)。
天文学论文 篇十
宇宙中有第二个地球吗？宇宙是如何形成的？为什么地球能产生生命？太阳的运动对地球有什么影响？玛雅人为什么会消失？天文学中的十万个为什么总能勾起人们的求知欲望！
天文学是自然科学中的一门基础学科，它和人类历史同样悠久。天文学的研究内容和许多概念总是伴随着人类社会的文明和进步而不断发展的。
在望远镜发明以前，天文观测采用的是目视方法，直接观测天体在天空的视位置和视运动，另外也粗略的估计星星的亮度和颜色。17世纪以后相继有了望远镜、分光镜和光度计，不仅提高了天体位置观测的准确度，而且扩大了人们对宇宙的认识。到了20世纪，由于大口径望远镜的问世，使得人类探测宇宙的深度和广度与日俱增，不少模型、学说由观测得到证实，新天体、新发现大量涌现。20世纪30年代以后，人们越来越广泛的使用无线电方法研究天体和宇宙间的辐射，从而诞生了射电天文学。20世纪50年代人造地球卫星发射成功，人类把观测范围由地面扩展到地外空间，天文学家可以自由地探测天体的各种辐射。现代，天文空间探测已经有了长足的发展，人类不仅把望远镜送上天，而且借助太空飞行器踏上月球，或把仪器送到其他行星上进行直接观测或实验。
我一直都觉得天文学是一门很神秘的学科，尤其在观看课堂的视频后，真是不得不感叹天文学的魅力，以及现在科学的强大。
对于天文学，我最感兴趣的是以下几个方面：
一、宇宙大爆炸
宇宙大爆炸(Big Bang)是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。 大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。
比利时牧师、物理学家乔治·勒梅特首先提出了关于宇宙起源的`大爆炸理论，但他本人将其称作“原生原子的假说”。 这一模型的框架基于了爱因斯坦的广义相对论，并在场方程的求解上作出了一定的简化。描述这一模型的场方程由苏联物理学家亚历山大·弗里德曼于1922年将广义相对论应用在流体上给出。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，这一膨胀宇宙的观点也在1927年被勒梅特在理论上通过求解弗里德曼方程而提出，这个解后来被称作弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。哈勃的观测表明，所有遥远的星系和星团在视线速度上都在远离我们这一观
察点，并且距离越远退行视速度越大。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大，则说明它们在过去的距离曾经很近。从这一观点物理学家进一步推测：在过去宇宙曾经处于一个极高密度且极高温度的状态，在类似条件下大型粒子加速器上所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。
2003 年 2 月 12 日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙“婴儿期照片”，为宇宙大爆炸理 论提供了新的依据。根据这张照片科学家还精确地测量出了宇宙的实际年龄是 137 亿年。图 片中的微波光线来自宇宙大爆炸后的38万年，大约是在130多亿年前。美国宇航局的科学家说， 这张照片中可以观测到的辐射是一种电磁波，它充满了整个宇宙。电磁波里包含的微观模型信息，显示了形成星系以及我们周围一切结构的萌芽的特征。这次公开的宇宙“婴儿期照片”清晰地显示了这个遗迹的存在，有力地支持了宇宙大爆炸理论。另外， 图片还显示宇宙中最早的恒星诞生于宇宙大爆炸发生的2亿年后，比许多科学家认为的要早 得多。宇宙起初是由不断相互影响的粒子和射线所构成的一团炽热且无定形的云状物组成的：大爆炸后又过了40万年，宇宙膨胀和冷却到一定程度时，电子和质子结合成中性原子，它们再 与周围的射线相互影响。
经过科学研究，目前被绝大多数人接受的结论是：宇宙诞生之前，没有时间，没有空间，也没有物质和能量。大约150亿年前，在这片四大皆空的“无”中，一个体积无限小的点爆炸了。时空从这一刻开始，物质和能量也由此产生，这就是宇宙创生的大爆炸。但，若真是四大皆空的状态，那么宇宙为何会爆炸？爆炸后的物质又是从哪里来的？不是说自然界的一切物质都是守恒的，那么这个宇宙大爆炸是如何无中生有的呢？
二、黑洞
黑洞（black hole ）是由一个只允许外部物质和辐射进入而不允许物质和辐射从中逃离的边界即视界所规定的时空区域。
根据第七节课影片的介绍，黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。2010年11月16日凌晨1点30分，美国宇航局宣称，科学家通过美国宇航局钱德拉X 射线望远镜在距地球5000万光年
处发现了仅诞生30年的黑洞。这是有史以来所发现的最年轻的黑洞。
据科学家揣测，银河系的中心是一个超巨型黑洞。超巨黑洞位于星系中心，据推测每个星系都有，质量一般约为星系总质量的0.5%。目前，关于超巨黑洞的形成主要有两种理论。一种观点认为，它可能是随着星系的诞生一次性产生的。但也有推测说，超巨黑洞是以质量更小的黑洞为基础形成的，后者就好比是一些“种子”，随着时间的推移进化成了巨型黑洞。
因为所有的能量都是守恒的，科学家们提出设想，既然宇宙中有黑洞，那么一定存“白洞”。黑洞可以用强大的吸力把任何物体都吸进去，而白洞可以把这些东西都吐出来。科学家们设想，黑洞与白洞是连在一起的，黑洞把物质吸进去，物质在里面会经过一个叫做“奇异点”的东西，然后物质就到达了白洞的“管辖范围”，会被白洞“吐”出来。然后物质就到达了另一个宇宙（第一平行宇宙到达第二平行宇宙）。但是，如果白洞存在，所有的物体将会以极快的速度离开。这会是我们这个宇宙形成的原因吗？我们是否就生活在被白洞所抛出的物质至上呢？
三、太阳活动与农业生产
太阳活动主要是指周期为11年左右的太阳黑系活动和太阳爆发活动，它们将对地球上的水文、气候、地震活动以及无线电通讯、卫星运行和人类健康有极大的影响。对太阳黑子的活动，我国早在2000多年前 （ 公元前4 3 年汉光帝永光元年） 《 汉书》中就有 “日中黑子，大如弹丸”的记载。1 8 4 4 年德国天文学家许瓦培首先提出太阳黑子活动具有周期性变化，其平均长度约为111年。后经国际规定，从资料比较可靠的1755年那次黑子数量最低年起作为第一个周期。从1755年到1976年，即第一周到2 1 周始，从1 9 8 6 年起太阳黑子活动使进入第22周，1990年太阳活动进人高峰期，黑子活动和太阳耀斑活动频繁。在太阳黑子活动的每个周期中，太阳黑子数通常从极小直径经 3～4年后达到黑子数的极大值，到极大值后黑子数下降较慢，大约要经7～8年后才降到黑子数的极小值，然后开始下一周期。峰年间隔最长1 7.1 年 （ 第4周） ，最短7.3 年 （ 第 7周） ，平均周期为11.1年。黑子极大年又称“太阳活动峰年”。
太阳活动周期的气候变化。 太阳辐射是地球上能量的主要源泉，也是支配地球气候的外因中重要的因素之一。反映在太阳黑子数的变化是，当太阳黑子数增多时，太阳活动增强，结果使地球气温升高； 当太阳黑子数出现特多时，有时太阳辐射反而减弱，使地球气温下降。气象学家从长期的气候变化规律中观测到，太阳黑子活动周期的单数周与双数周气候变化存在着明显的差异。在太阳黑子活动周期数的单数周， 气候一般都是由冷转暖；在双数周气候一般都是由暖变冷。 研究指出，在太阳发生耀斑大爆发后的一个月内，一些地方的
地面温度有明显的升高。黑子峰年和谷年或峰年、谷年附近， 会出现大范围气温偏低，春寒，夏韶之气候。我国著名气象学家竺可桢等人曾利用大量的历史资料，发现太阳活动频繁，我国往往是南涝北早， 1 9 8 0 年，1 9 9 1 年正是太阳活动峰年，长江中、下游出现了严重的洪涝灾，庄稼被淹，而北方却千旱，伏雨奇映。
太阳活动峰年与气候异常。根据统计分析资料表明，天气和气候异常与太阳黑子活动似乎有一定相关性。太阳活动峰年，大气径向 （ 南北向） 环流加强、发展，有利于南北冷暖空气交换，造成温带气旋活动次数增多，高空多大槽大脊活动，多暴风雪、大到暴雨、雷阵雨、冰雹等强对流性天气。同时。当冷空气频繁南下时，天气寒冷，暖空气北上时，回暖快，升温多。在冬春季节常有寒潮、降温，冷雨湿雪，春寒夏凉的天气。太阳活动与农业生产的关系极为密切，这种相关的科学依据，目前科技界还只能作一些粗浅的研究和分析。我们只有掌握和利用太阳活动规律，合理安排生产，方可夺取农业丰收。
四、玛雅预言
关于玛雅人预言的2012世界末日是我最感兴趣的一个部分。地球上有多处迹象表明玛雅人曾经生活在这个地球上过，可是他们为什么消失了？在过去的时间里，也曾有许多关于世界末日的说法，但当所被预言的那一刻真正到来时，所有的预言就不攻自破了。那么玛雅预言也是这样吗？随着2012的渐渐来临，关于玛雅预言的有关事迹、传闻、猜测越来越多。玛雅预言受到了前所未有的关注！
根据玛雅历法的预言传说，我们所生存的世界，共有五次毁灭和重生周期——每一周期即所谓的“太阳纪”。按照这一传说，现在我们正处在第四个“太阳纪”，而2012年左右将是“第5太阳纪”的开始；并且，当时的玛雅人认为，在每一纪结束时，都会在我们生存的家园上演一出惊心动魄的毁灭悲剧。
玛雅预言为何会受到如此多的关注呢？
玛雅人认为一个月等于20天，一年等于18个月，再加上每年之中有5未列在内的忌日：一年实际的天数为365天，这正好与现代人对地球自转时程的认识相吻合。玛雅民族在天文学方面的成就是十分突出的。
玛雅古国有五大预言：
1：玛雅文明的终结。也就是他自己的末日，自己预测到了。却改变不了。
2：汽车，飞机，火箭的出现时期。
3：大魔头（希特勒）的出生和死亡的大致时期。
4：毁灭性战争的爆发时期（一二战）。
5：2012年12月21日太阳落下以后。将不会出现。
这五大预言中的前四个都已准确的实现，如今就差世界末日这一预言。它会像前四个预言一样准确的实现吗？
科学家对玛雅预言并不信以为然，他们首先利用玛雅历法来揭穿所谓的“世界末日”预言。玛雅历法并没有结束于2012年，因此玛雅人自己也没有把这一年当作是世界的末日。不过，2012年12月21日（冬至）肯定是玛雅人的一个重要日子。美国科尔盖特大学考古天文学家安东尼-阿维尼是一名玛雅文化研究专家。阿维尼表示，“在玛雅历法中，1872000天算是一个轮回，即5125.37年。”
玛雅人对于时间的计算比其他许多文化都要精细。阿维尼介绍说，玛雅人曾经发明了所谓的“长历法”，这种历法把最初的计算时间一直追溯到玛雅文化的起源时间，即公元前3114年8月11日。根据“长历法”，到2012年冬至时，就意味着当前时代的时间结束，即完成了5125.37年的一个轮回。长历法于是重新开始从“零天”计算，又开始一个新的轮回。阿维尼认为，“这仅仅是一个重新计时的思想，与我们每年元旦或周一早上重新开始一年或一周生活完全一样。”
也有一种这样的说法，地球环境正在遭受前所未有的破坏，2012世界末日说纯粹是为了提醒人类保护地球的重要性。最近世界总是不太平静，地震、暴雨不停侵袭着人类的家园，造成人类巨大的损失。无论2012是否真的存在，我们都应该珍惜每一天的美好生活！
五、外星文明
茫茫宇宙中，地球上的人类建立的文明是微不足道的。因为地球文明是如此短暂，人类开始创造文明才不过几万年，发展科学技术不过几百年，探索航天技术不过几十年，这和地球年龄的46亿年、银河系年龄100亿至150亿年相比，何异于沧海一粟。因此，我始终坚信外星人是真实存在的，他们就在我们的周围，在某一个星球上，只是我们的科学技术还不够发达，我们无法发现对方。
早在19世纪，人们就在想办法和外星文明联系上。在20世纪的四分之一的时间中，我们已在不停地用电波轰击太空，现在电波在所有方向上已经传播了70光年，覆盖了数千个恒星系统。我们可以设想，某个星球上的智慧生命，现在已经打开收音机，正在收听地球上的一些流行歌曲。
目前科学家一直不懈的努力着、假设着外星人的一切，外星人居住的环境或许与地球相似，但由于大气比例不同，他们生活的星球或许比地球高温，或许比地球潮湿，或许比地球压强大。或许那个存在生物的星球的环境真的会像视频中那样，有飞鲸、跟踪鸟、气球草。
天文学的一切以其未知性和不确定性不停的勾起人们的求知欲望。人们不停假设、不停研究，想要知道宇宙是如何形成的？黑洞究竟是怎么一回事？外星文明是否存在？外星人是什么模样？
天文学的研究对于我们的生活有很大的实际意义，对于人类的自然观有很大的影响。本学期我选修了《天体物理概观》这门课程，向老师绘声绘色的讲课、播放有趣的天文短片，都让我收获了很多关于天文学的知识，也有了不少感想，使我对天文学的定义、研究方向、研究领域、研究理论以及矮行星和中子星等重要的天体有了系统的了解，也丰富了我的知识体系，拓宽了我的知识面。我期待天文学取得更大的进展，也期待我国的科学事业的发展越来越好。
最后，祝老师身体健康，万事如意！
参考文献：
以上内容就是差异网为您提供的10篇《天文学论文》，希望对您有一些参考价值。