中国古代是如何观测天文学的？

古人勤于观察日、月、星的位置及其变化。主要目的是通过观察这类天文现象来掌握它们的规律性，从而确定四季，编制历法，为生产生活服务。我国古代历法不仅包括节气的计算、每月天数的分配、月份和闰月的安排等。，还包括许多天文内容，如日月食的发生时间和可见情况的计算和预测，五大行星位置的计算和预测。一方面说明中国古代对天文学和天象的重视，同时这类天象也是验证历法准确性的重要手段之一。确定回归年的长度是历法的基础。我国古代历法特别重视冬季至日的节气，准确测算出连续两个冬季至日的时间，两者之间的时间间隔为一个回归年。中国古代主要的天文仪器:规是一种简单而重要的天文仪器，由垂直规(通常高八尺)和水平规组成。标准手表的主要功能是确定冬季至日的位置，进而确定回归年的长度。此外，还可以通过观察地表阴影的变化来确定方向和节气。很久以前，人们就发现房屋、树木等东西在阳光的照射下会产生阴影，这些阴影的变化有一定的规律。于是他在平地上竖起一根杆子或柱子，观察影子的变化。这根杆子或柱子叫做“表”；用尺子量影子的长度和方向就可以知道时间。后来发现中午桌子的影子总是往正北方向投，就在地上平铺了一把石板做的尺子，垂直于竖桌。尺子的一端连接在桌脚上，另一端伸向正北方向。这种用石板制成的尺子叫做“簋”。中午的时候，影子投在石板上，古人可以直接读出影子的长度。经过长期观察，古人不仅得知一天中中午的面影最短，而且还得出结论，夏季至日上的面影是一年中中午最短的。冬季至日的中午，阳光斜照，影子最长。所以古人用正午影子的长短来确定节气和一年的长短。例如，连续两次测量表面阴影的最长值，两个最长值之间的天数就是一年的长度。难怪中国古人早就知道一年等于365天以上。

在河南登封现存的观星台上，40英尺高的平台和128英尺长的尺子也是一个巨大的标准。

日晷，又称“日晷仪”，是中国古代的一种计时仪器。它通常由一个铜指针和一个石圆盘组成。由铜制成的指针被称为“宫品”，它垂直穿过圆盘的中心，在标准表中起中性杆的作用。因此，宫品也被称为“桌子”，石头制成的圆盘被称为“龚勉”。放在石台上，石台南高北低，使龚勉与天空赤道面平行。这样就在砖面的正反两面刻出了12个大方块，每个大方块代表两个小时。当太阳照在日晷上时，日晷针的影子会投在日晷的表面上，太阳由东向西移动，日晷针投在表面上的影子也会慢慢由西向东移动。所以，棺针的动影似乎就是现代钟表的指针，棺面就是钟表的表面来显示时间。从春分到秋分，太阳始终运行在天球赤道的北侧，所以射线针的影子投在射线面上方；从秋分到春分，太阳运行在天球赤道的南侧，所以针的影子投在春分点表面的下方。所以在观测日晷时，首先要了解两个不同时期的日晷针投影位置。

乳沟是一种古老的时间工具，不仅在中国古代使用，在古埃及、巴比伦等古代文明中也有使用。漏指的是破釜酒用于计时，刻指的是一天时间单位的划分，通过破釜酒的浮箭来测量昼夜的时间。起初，人们发现陶器中的水是一滴一滴地从裂缝中漏出来的，于是他们专门制作了一个有小孔的漏壶，将水注入漏壶中，水从壶孔中流出。此外，一个容器被用来收集泄漏的水。在这个容器里，有一个标有箭头的轴，相当于现代钟表上的钟面。用一根竹片或木块托住漂浮在水面上的箭杆，打开容器盖的中心。随着箭壶里收集的水逐渐增多，木块也随着箭杆慢慢浮了上来。古人从盖孔看箭杆上的记号就能知道具体时间。漏刻的计时方式可分为排水式和接水式两大类。漏水是一个独立的计时系统，只依靠水的运动。后来古人发现，漏壶水多的时候流水快，水少的时候流水慢，明显影响了测时的准确性。因此，在漏壶上加一个漏壶，在水从下面漏壶流出的同时，上面漏壶的水不断补充到下面漏壶，使下面漏壶的水均匀流入箭壶，从而获得更准确的时间。

现存于北京故宫博物院的漏壶，制作于公元1745年。上锅漏出来的水从精雕细刻的龙口流出，依次流向下锅。壶盖上有个铜人仿佛报箭杆，箭杆上刻了96个方格，每个方格是15分。人们根据青铜人手持箭杆的标志来报告时间。浑仪是中国古代的一种天文观测仪器。在古代，“匈奴”这个词有球体的意思。古人认为天空是圆的，形状像蛋壳。天上的星星是嵌在蛋壳里的弹丸，地球是一个蛋黄。人们在这个蛋黄上测量了太阳、月亮和星星的位置。因此，这种观测天体位置的仪器被称为“浑天仪”。起初，浑天仪的结构非常简单，只有三个圆环和一个金属轴。最外圈固定在正南正北方向，称为“子午环”；中间固定的环与地球赤道面平行，称为“赤道环”；最里面的环可以绕金属轴旋转，称为赤经环；赤经环与金属轴相交于两点，一点指向北天极，另一点指向南天极。在赤经环面上有一个望远镜，可以绕赤经环面的中心旋转，将望远镜对准一颗恒星，然后根据赤道环和赤经环上的刻度确定这颗恒星在天空中的位置。后来，为了便于观测太阳、行星、月亮等天体，古人在浑天仪中增加了几个环，也就是说，环被重新套上，使浑天仪成为一种万能的天文观测仪器。

天象仪，古称浑象，是中国古代用来演示天象的仪器。我国古人很早就制作了这种仪器，用它可以直观形象地了解太阳、月亮、星星的相互位置和运动规律。可以说，天球仪是现代天球仪的直接祖先。放置在北京古观象台上的天象仪是中国现存最早的天象仪，制作于清朝康熙年间，重3850公斤。星盘的主要部件是一个中空的铜球，球面上刻有纵横交错的网格，用来测量天体的具体位置；球体上凸出的小点代表天空中的亮星，它们是严格按照亮星之间的相互位置来标注的。整个铜球可以绕一根金属轴旋转，一次旋转代表一个昼夜。球面与金属轴相交于两点:北天极和南天极。两根杆子的指尖固定在一个南北垂直的大圆上。大圆垂直嵌在横圆的两个缺口里，下面雕刻有龙头的四根柱子支撑着横圆，支撑着整个星盘。无论白天还是阴天夜晚，人们总能知道当时天空中应该出现的星空图案。

水运仪像台是宋代苏颂、韩公廉设计制造的大型天文仪器。它巧妙地将观测天象的浑仪、演示天象的浑仪和报时器结合在一起，是中国古代的杰出创造。水运仪平台高约12米，宽约7米。它是一个方形的平台，底部很宽，顶部很窄，都是木质建筑结构。整个车站分为三个部分。顶楼是一个可以开合屋顶的木屋，里面放着一个铜浑天仪，用来观察天象。中间部分是密室，放置大象，可以随时演示天象；最有趣的是下面这个报时装置。在平台的南面，你可以看到五个木制亭子。每个木制亭子都有小木制人物来报时。他们各司其职，按照不同的时间轮流报时。它的一套动力装置“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先。”