没有望远镜，古人用什么看星星？这门观星技术，还一度失传

近日，NASA（美国国家航空航天局）公布了一组由韦伯空间望远镜拍摄的全彩深空图像及光谱。这是迄今为止，人类所能观测到的宇宙最深、最清晰的红外图像。

人类仰望星空的历史十分悠久，但使用天文望远镜的历史并不长。那么，你知道中国第一台望远镜从何而来？历史上，我国的天文观测工具又经历了怎样的变化？

星汉灿烂，双眼可探

中国人对宇宙的观测和记录可追溯到几千年前。传说中，羲和是古代掌管天文历法的官员，在《史记·历书》中有：“黄帝使羲和占日，常仪占月。”

早在夏朝时，中国就有了专门观测天象的场所，叫作清台，后也被称为神台、灵台或观台。

我国古代的天文台，既是天文观测基地，也是奉神占星的场所，历代均有不同的称呼方式。在《诗经·大雅·灵台》中有：“天子有灵台者，所以观祲象察气之妖祥也。”

西汉时期，在长安城城郊筑有“候景之台”，高15仞，台上放着观测天象所要使用的仪器，其中包括浑仪、相风乌和铜表等。宋朝十分重视天文观测，在当时的北宋都城汴京设有4个观星台。元代时，著名天文学家郭守敬在河南登封城东南处设观星台，这是中国现存最古老的天文观测建筑。

河南登封的元代观星台

早期，人类的天文观测以肉眼为主，辅之天文测景器，如圭表、日晷等。

春秋以前，“圭表”被普遍用来测量日影长度。表为立竿，圭为卧尺，测日影长度，定冬至和夏至的日期以及回归年的长度。依靠竖立的长竿，唐代最早实测了子午线的长度。日晷则主要用于天文计时。

发现于河南的周公测景台，高3.91米，由石圭和石表两部分组成，俗称“无影台”，是中国古代立八尺圭测量日影、验证时令、计年的仪器，相传为东周所建。这比公元前3世纪至公元前2世纪的亚历山大天文台和罗德斯观星台都要早。

另外，文学作品中常出现的“璇玑玉衡”或许也是一种天文观测工具。在《尚书·舜典》中有：“在璇玑玉衡，以齐七政。”李约瑟曾为此注解：“舜检查璇玑仪器和玉衡，以便使七种标准的不同周期相一致。”

据推测，璇玑玉衡很可能是一种窥管，古人能借此直接观测天象的仪器。《周髀算经》中有用窥管测量太阳直径的记载，宋代沈括也记载了使用窥管观测到真天极及附近恒星的圆周运动。

浑仪的“进化史”

在天文望远镜被发明之前，浑仪是我国古代天文观测最主要的仪器。相比于西方的黄道坐标系统，我国的浑仪用的是赤道坐标系统，更有利于测定恒星位置。

浑仪也叫浑天仪，它的出现与“浑天说”密不可分。公元前4世纪左右，民间天文学家落下闳提出了浑天说，东汉天文学家张衡对其作出了系统性阐述，他在《浑天仪图注》中这样描述：“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小。”

到张衡的时代，古代浑仪的基本结构已经形成，一般为支架上固定着两个互相垂直的圈，分别代表地平线和子午圈；在其内还有若干个能转动的圆圈，其上附有可绕中心旋转的窥管，用以观测天体。

复制的浑天仪

唐代时，随着生产力和科技水平的显著提升，贞观七年（633年），天文学家李淳风制造出了更加精密的浑天黄道仪，这台浑仪主要增加了三辰仪和白道环，使得天文观测变得更为简便。此时，浑仪在结构上的精妙程度到达了高峰。

北宋时期，浑仪变得更加简便，精度也更高。人们还把浑仪、浑象和报时装置结合起来，形成了大型天文仪器——水运仪象台。《中国天文学史》作者陈遵妫认为，它已经具备了近代赤道仪的雏形，可以被看作早期的天文台。

公元1092年，宋代天文学家苏颂制造出了“水运仪象台”。这是一座大型天文钟台，台分三层：上层是浑仪，用来观测日月星辰的位置；中层是浑象，旋转并显示天象；下层设木阁，木阁又分五层，每层有门，每到一定时刻，门中有木人出来报时。木阁后有漏壶和机械系统，驱动整个仪器。

可惜的是，靖康之乱后，宋朝所有的仪象都被金人所夺。宋高宗南渡之后，曾想复建，却已没有专家。后来，苏颂的儿子将记录了其父之法的书籍献上，也无人能了解其中的方法进而仿制。

到了元代，郭守敬彻底改造了浑仪，去掉了一些不必要的规环，把地平环放到下座，制成了简仪。在这之后，望远镜登上了历史舞台，浑仪和简仪在结构上的变化就不多了。

从望远镜到“深空之眼”

望远镜与中国的渊源，可追溯到约400年前。

明朝天启二年（1622年），望远镜由德国传教士自广东携入中国。时任广州十三行总商的潘有度有诗云：“万顷琉璃玉宇宽，镜澄千里幻中看。”

在《明史》中也有对望远镜的记载：“若夫望远镜，亦名窥筒，其制虚管层叠相套，使可伸缩，两端俱用玻璃，随所视物之远近以为长短。不但可以窥天象，且能摄数里外物如在目前，可以望敌施砲，有大用焉。”可见，当时的人们已经想到可将其运用在军事领域。

崇祯二年（1629年），徐光启上书建议朝廷自制望远镜，但囿于技术原因，直到崇祯末年，中国才终于能够制作望远镜。在这之后，机械制造家薄珏还将“千里镜”应用到铜炮上，提高了武器的射击精度。

民间较早独立制造望远镜的人叫孙云球，他还写成了《镜史》，记载并制作了多种光学设备。据康熙《吴县志》载，登上虎丘用孙云球的“千里镜”试看，“远见城中楼台、塔院，若接几席，天平、灵岩、穹窿诸峰，崚嶒苍翠，万象毕见”。

可惜的是，尽管中国人较早地掌握了望远镜的制作技术，但它没有被应用于天文观测。

在北京建国门古观象台上，有六座保存完好的大型皇家天文仪器，这是1637年传教士南怀仁奉康熙之命建造的，然而它们全都未曾装置望远镜。直到1932年，南京紫金山天文台创立，其台上装备的望远镜也还是从国外进口的。

紫金山天文台早期的天文望远镜

经过了近百年的发展，中国的天文观测有了长足的进步。中国“天眼”即FAST射电望远镜建成，作为世界上最大的单口径射电望远镜，实现了我国射电望远镜从追赶世界到领先世界的跨越。而中国的巡天空间望远镜预计将在2024年前后科学运行，我们将拥有属于自己的“深空之眼”。

这样看来，中国人对宇宙的新探索，或许才刚刚开始。

栏目主编：龚丹韵 题图来源：图虫 图片编辑：曹立媛