独具特色的古代天文机构

在我国古代，天文机构受到很大重视，作为朝代朝廷机构，与国运兴衰、朝代更迭共呼吸。古代天文机构包括设置的天文、历法、漏刻等分职机构，主要负责观象、制历、报时等方面的事务。

历代天文机构负责观察天文天象的部门与制历、报时等部门相比地位尤为特殊，它不仅与参验历法的推算结果有关，具有重要的科学功能，而且与占验人事的吉凶祸福有关，具有重要的社会功能。

我国古代天文机构的工作，首先是天象的观测记录，内容有恒星位置的测定，并编制成星表或绘制为星图，日月食和掩星观测，行星在恒星背景下的视运动状况，异常天象的观测记录，包括彗星新星流星太阳黑子等，对其中的某些天象有选择地向皇帝汇报。

其次是观天仪器的研制和管理。还有就是修订历法，编算历书历谱并印制颁发。

我国历代的天文机构都有一定规模，机构官员众多，但分工一般都很细密。早在《周礼·春官·宗伯》所记载各种职官中，就有6种与天文学有关。

比如掌建邦之天神、人鬼、地示之礼的“大宗伯”；以日月星辰占梦之吉凶的“占梦”；掌天文历法的“大史”；掌观察星辰日月变动、辨明测知天下吉祸福的“保章氏”等。

各天文官的级别、僚属等，均有明确规定。其中“大宗伯”级别高，职掌范围较大，天文事务是其管辖的一部分。

从魏晋时起，大史改为“太史”，成为朝廷天文机构的专职负责人，而相当于《周礼》中“保章氏”的职官，则成为太史的下属官员。太史所领导的天文机构，其名称屡有变动，如太史监、太史局、司天台等，至明清时期，乃定名“钦天监”。

太史令的品级一般在三五级之间，然而因为他是天意的解释者和传达者，故在某些重要关头，太史令之言，可能比一品大员的话更有分量。

此后，一些著名天文学家深得帝王宠信，他们另任高官，并不担任天文机构中的官职，但是他们在天文事务中的发言权，有时远胜过太史令。

明末清初，西学东渐，西方传教士利用科学新法在预报日月食上较我国古法准确，逐渐被朝廷重视。而由当时的观象台工作人员编制的《灵台仪象志》，对我国天文界继续接受西方近代天文学知识，转变到新的天文学道路上来有其积极意义。

明清两代的皇家天文台，就是现在的北京古观象台，担负着观测天象、编算历书的重任。在我国封建社会里，颁历和解释天象乃是皇权的象征，所以司天重地是一般人不能擅入的禁苑。

北京古观象台最早可上溯至700多年前的金代。金灭宋以后，建都北京，称为“中都”，城址在现广安门一带。此后，历经元代和明代。

清代，对观象台上的仪器进行了彻底的改造，所有仪器都在康熙年间撤下，换成掺有西方天文学影响的8件天文仪器。这是当时天文学领域西学东渐之风的体现。

康熙帝命比利时传教士南怀仁负责“治理历法”，推算1670年历书。南怀仁提出应制造新式天文仪器。8件仪器中的6件仪器就是由南怀仁主持铸造的。

新式天文仪器铸成之后，为了说明新仪的结构、原理、安装和使用方法，南怀仁编撰了《灵台仪象志》一书，于1674年1月29日奏报清朝朝廷。

《灵台仪象志》详述6件仪器的结构、用途、使用方法，刻度游标使读数精度提高的原理。阐述了用不同坐标体系的仪器测量同一天体坐标互为吻合的道理。

力学和运动学方面主要有杠杆及材料断裂问题，物质的比重，物体之重心，滑轮省力，螺旋的作用，垂线球仪即单摆的知识，单摆的等时性，周期与振幅无关、周期平方同摆线长度成正比，作为单摆计时的例子，介绍自由落体的行程与时间平方成正比等。

光学方面有颜色的合成，日光通过三棱玻璃被分解成各色光，光线在不同介质分界面上的折射，给出入射角与折射角的对应表。

书中介绍的光学知识主要为折射现象，这一现象在汤若望的《远镜说》里已有介绍，南怀仁进一步给出了不同介质分界面上入射角与折射角的对应表，这是认识折射规律的重要步骤。

地学方面主要有测地半径法。测某地南北线的方法，罗经偏角，长距离水平测量要考虑地球曲率；测云高法，气、水、火、土四元素说；气温计和湿度计的原理及结构，地面上经纬度差与距离的换算表，不同纬圈上一度与赤道一度长的比例表，度、分、秒与里的换算表等。

表格部分主要是1800多个恒星的黄道和赤道经纬度表，黄赤二道坐标换算表，赤道地平二坐标换算表等。

插图部分共117幅，是制造新仪和讲述上面知识时所用的插图，为便于理解文意而作，是颇有价值的一部分。

清初新制6件仪器打破了我国古典仪器环圈叠套、各种坐标共于一仪的传统，既便于观测，也不遮掩天区。刻度装有游标，提高读数精度。这些都比传统的我国古典仪器先进。

《灵台仪象志》还首次向我国介绍了气温计和湿度计的制造原理和方法，其中气温计的知识是17世纪早期的成果，而湿度计的知识要比西方书籍中记述的同类作品为早，这是应予肯定的。

总的看来，《灵台仪象志》在当时的我国出现还是一件有价值的事，它在我国天文学史、天文仪器制造史上都有一定的地位。

书中的科学插图，比北宋的《新仪象法要》要详细丰富。在其他知识方面，也不愧为最早向我国传送西方科学技术知识的书籍之一。

[旁注]

掩星　一种天文现象，指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。一般而言，掩蔽者较被掩者的视面积要大。若相反者则称为“凌”，如金星凌日，“凌”有以小欺大的意思。有天文爱好者认为日食也是月掩星的一种。

康熙帝　（1654年～1722年），全名爱新觉罗·玄烨。满族。清代第四位皇帝，清朝定都北京后第二位皇帝，谥号“合天弘运文武睿哲恭俭宽裕孝敬诚信功德大成仁皇帝”，庙号圣祖。他是我国统一的多民族国家的捍卫者，奠定了清朝兴盛的根基，开创出“康乾盛世”的大好局面。

游标　读取度盘或直尺读数的一种游动测微标尺。是早期测绘仪器上常用的测微设备。用于量测主尺上不足一个分划的零数。其上刻有指标、分画线并注记分画线号数。可分顺读游标和逆读游标两种。

介质　一种物质存在于另一种物质内部时，后者是前者的介质。某些波状运动，如声波、光波中，则称传播的物质为这些波状运动的介质。也叫“媒质”。介质分为光介质、电介质、机械波介质、磁介质等此外，介质也存在于物理定义之外，例如语言，文字，传播方式等。

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1644年7月，意大利的耶稣会传教士汤若望向清朝朝廷进呈了一架浑天星球、一件地平日晷和一台望远镜，还呈递了历书范本一册，有根有据地指出了旧历的七大谬误之处，并准确预测了8月1日的日食。

汤若望所阐述的天学道理得到清朝朝廷的认可，朝廷决定采用他依新编制的新历，定名为《时究历》，颁行天下。并任命他为钦天监监正，这是我国历史上的第一个洋监正，开创了清拆朝廷任用耶稣会传教士掌管钦天监的将近200年之久的历史。