中国古代天文学和数学省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,中国古代天文学,赵 丹,山西大学科哲中心,.12.15,第1页,因为“以农为本”和“天人感应”思想在中国古代长久居于支配地位，所以天文学在历代都被受重视。各代皇帝都注意观察天象，编制历法，并在朝廷中设置专门机构，委派专职官员负责天文工作。在政府大力扶持下，天文学很早就建立起来，并到达当初世界较高水平。其突出成就表现在历法编制、天文仪器研制、天象统计完备和宇宙学说构建等方面。,第2页,内容介绍,专职天学机构,天学之运作,历法成就,天学仪器与典籍,宇宙思想,中外交流,第3页,天学之官营传统,天学机构由皇家直接拥有和经营,天学家们官员性质,天文仪器国家研制和管理,历书之编算、印刷及颁发,第4页,官营天学例外,隋书-天文志中记载了张子信天学活动：“至后魏末，清河张子信，学艺博通，尤精历数。因避葛荣乱，隐于海岛中，积三十许年，专以浑仪测候日月五星差变之数，以算步之。始悟日月交道有表里迟速，五星伏现有感召向背”,第5页,天学机构皇家传统,天子有灵台，以观天文诸侯卑，不得观天文，无灵台,非天子不得作灵台,天子太庙，上能够望气，故谓之灵台,诗经大雅,第6页,朝代,机构名称,首脑名称,首脑官品,秦汉,太史令、太史公,隋,太史曹、太史监,太史令,唐,太史局、秘书阁、浑天监、浑仪监、太史局、太史监、司天台,太史令、郎中、浑天监、浑仪监、太史局令、大监,从五品下、正三品、从三品,宋,司天监、太史局,司天监、太史令,正三品,辽,司天监,太史令,金,司天监,提点,正五品,元,太史院、司天台,院使、司天监,正二品、从五品,明,钦天监,监正,正五品,清,钦天监,监正,正五品,第7页,官营天学规模,第8页,工作人员之起源及培训,深通天学之重臣：,（汉）刘歆，（唐）一行；（汉）张衡，（宋）沈括，（元）郭守敬,世袭天学官员：,父子相传，如祖冲之、祖暅；强迫世袭，如明洪武六年“,钦天监人员永不许迁动，子孙只习学天文历算，不许习他业；其不习学者发南海充军,”,从社会上招集：,政权草创之初；改历或大型天学活动之举；明征暗禁,培训：天,学机构属员中教授、天文生,第9页,皇家主持仪器研制,其功效不但仅是辅助观察工具，更引人瞩目标是它代表象征意义,制造仪器命令要由皇帝下达，造成之后，皇帝要派人验收,明英宗实录：,正统二年（1437）二月，行在钦天监监正皇甫仲和等奏：“南京观星台设浑天仪、璇玑玉衡、简仪、圭表，以窥测七政行度、凌、犯、迟、留、伏、逆。北京齐化门城上观察未有仪象。乞令本监官一人往南京督匠以木如式造之，赴北京较北极出地高低准验，然后用铜铸造，庶占象不失”,历朝历代明文要求，禁止私人拥有天学仪器,第10页,历书政治意义,颁历之权是皇权得以确立象征,奉行某朝正朔，即行用该朝颁行历法，表示对该朝政权臣服,第11页,天学之运作,天象之观察：,恒星、日月交蚀及掩星、行星天象、异常天象（彗星、新星、流星、太阳黑子）,统计、汇报及文件保留,仪器之研制及管理,历书之编算、印刷及颁发,第12页,将天空恒星背景划分成若干特定区域，建立一个坐标系统，以此来确定日月五星和许多天象发生详细位置，一直是人们长久以来目标。二十八宿坐标系统就是这么一个特殊赤道坐标系统。它以天赤道附近二十八个距星作为标志点来测量。天体坐标用入宿度和去极度两个数值表示。入宿度表示某天体在某宿距星以东赤道度数，去极度为该天体距离北天极度数。,坐标系,第13页,1973年湖北隋县曾侯已墓中出土漆箱盖子上绘有二十八宿全部各称，这是迄今所发觉包含完整二十八宿星名最早文字记载。所以能够确定，至迟在春秋末年到战国初年，二十八宿星空系统已经存在了。其实质和当代天文学上广泛使用赤道坐标系是一致。而在欧洲，赤道坐标系广泛使用却开始于十六世纪,。,第14页,“鲁文公十四年（613BC）秋七月，有星孛入于北斗”。春秋,这是关于哈雷彗星最早统计。从秦始皇七年（前240）到清宣统二年（1910）哈雷彗星共出现31次，每次我国古代都有详细统计。,“鲁庄公七年（687BC）夏四月辛卯夜，恒星不见，夜中星陨如雨”。春秋,这是世界上关于天琴座流星雨最早统计。自此以后，我国史书上关于流星雨统计，据不完全统计，最少有180次以上,。,天象统计,第15页,战国甘德观察木星时发觉：,“若有小赤星附于其侧”。,这是早于伽利略（15641642）两千年对木星最亮卫星木卫三观察。,鲁僖公十六年（644BC）,“春王正月戊申，陨石于宋，五”。,这是最早陨石统计，有时间，有地点、有数量。,第16页,历法成就,古代历法之主要内容：,日、月及五大行星运动规律，故就研究内容也可称为是古代数理天文学,古代历法中心课题：,原理,（日、月、五星运动规律在历法中得到反应）和,数据,（历法对日月五星运动数值描述）,第17页,历法编制,历法是人们依据生产和生活需要而创建记时系统。在长久生产实践中，人们利用自然现象改变规律作为计量时间尺度，从而形成了“回归年”、“朔望月”和“太阳日”等时间计量单位。这三种计量单位并用历法称为阴阳历（比如农历）；只考虑回归年改变称作阳历（比如现行公历）；固定十二个朔望月作为一年是阴历。,第18页,中国古代历法主要特点,我国古代历法从物候历走向阴阳合历，经过不停发展，到达了相当高精度，在漫长岁月中保持了纪日制度延续性，使我国历史从841BC至今有确切时日可考，为世界仅有。,阴阳合历特色在于，既考虑到太阳视运动与气候改变内在联络，又照料了月相改变同日常生活关系。同时创建了大小月、闰月和24节气，有效协调了两种周期结合，并能准确指导着生产实践活动。,第19页,历经数代改革，先后编撰出百余种历法，并在此过程中逐步建立起一套编历规范。即从研制仪器开始，以观察而取得数据，用数学方法建立一套计算公式，然后推验前次月食，再作深入修改。这无疑是一整套严谨科学方法。,在历代编历中，天文家都尽可能采取最新天文数据和数学方法，使得历法编算逐步准确。所以我国古历中采取回归年、朔望月、交点月和行星会合周期等天文常数都相当准确，在世界上处于领先地位。,第20页,经典历法内容之组成,太初历：,统母，即数据；五步；统术；纪术；岁术；世经,大衍历：,步中朔；步发敛；步日躔；步月离；步轨漏；步交会；步五星,星表、星图与三垣二十八宿；太阳运动；月球运动；日月交蚀；行星运动,第21页,早在新石器时代社会经济逐步进入以农牧生产为主阶段，人们需要掌握季节，方便不误农时。资料表明在新石器时代中期，祖先们已开始观察天象，并用来定方位、定时间、定季节了。,现存最早物候历夏小正相传产生于夏代，记载了一年里每个月物候、天象和对应农事活动，主要用于指导生产活动，亦即“观象授时”。夏代人们已经有“旬”概念。,第22页,春秋后期古四分历把回归年长度定为365.25日，比今值多出11分钟。它出现标志着我国历法已经进入比较成熟时期。西方古,罗马儒略历（43BC）中回归年长度也用了一样数值，但晚于我国约五百年。,第23页,汉代司马迁太初历（104BC）第一次明确提出135个朔望月中有23个食季“食周”概念。,恒星月长度在汉代值为27.3218504日，与理论值仅差约17秒。到三国两晋南北朝时期各历法所给恒星月长度值误差降到5秒左右，唐宋以后大多数历法恒星月长度误差已小于1秒，到达了很高精度。,东汉天文家刘洪发觉了白道同黄道之间有一个六度左右夹角，这同今值也很相近。,第24页,南北朝时虞喜发觉了岁差现象，祖冲之,（429AD500AD）,将其引入历法，今后“回归年”和“恒星年”作为两个不一样概念渐为人们所接收。祖冲之还提出回归年长度为 365.24281481日，这是宋代以前最好数据。,北齐民间天文家张子信经过三十多年观察，发觉太阳和五星视运动不均匀性现象。在我国天文史上是一个划时代发觉，对后世历法改进产生了深远影响。,第25页,隋唐时期历法成就突出表现在,若干天文常数精度又有了新提升。,隋代张胄玄给出了令人惊叹五星会合周期数值。其中火星误差为0.011日；木星和土星误差为0.002日；水星误差为0.001日；金星则到达与今值密合精度。,交食周期数值也到达了十分准确程度。五纪历（726AD）中采取了716个朔望月122次食季“食周”，这与十九世纪未西方所谓“纽康周期”是等价。,第26页,崇玄历（893AD）中使用了3087年朔望月有526食季“食周”，据此推算出交食年长度为346.6195412日，与理论值仅差14秒。,徐昂宣明历（822AD）中把黄赤交角值确定为233455，仅比理论值小37。,宋元以后，在前代基础上，若干天文常数精度有所提升，数学计算愈加成熟。,因为以上成就，中国古代历法在世界上影响深远，多被传至周围临国和地域，有国家甚至长久使用中国历法。,第27页,历代颁行主要历法,朝代,历法编制者,名称,汉，前1,邓平、落下闳,太初历,南北朝,祖冲之,大明历,隋,刘焯,皇极历,唐,一行,大衍历,元代,郭守敬,授时历,第28页,天学仪器,天文学走向定量化必定结果,古代天学仪器据文件记载大致可分为三类：圭表、漏刻和仪象。其中仪象分为浑仪、浑象两类，是古代浑天家测候和演示天象基本仪器,第29页,天学仪器,圭表,：,由垂直表（普通高八尺）和水平圭组成。圭表主要功效是测定冬至日所在，并进而确定回归年长度，另外，经过观察表影改变可确定方向和节气。,明代，1439年造，现存南京紫京山天文台,第30页,日晷：,又称“日规”，是圭表改进形式，它利用表投影在平面上方向改变来测定真太阳时。通常由铜制指针和石制圆盘组成,第31页,漏刻,：古代一个计时工具。漏是指计时用漏壶，刻是指划分一天时间单位，它经过漏壶浮箭来计量一昼夜时刻。,其计时方法可分为泄水型和受水型,第32页,浑仪：,天文观察仪器。,最初浑仪只有三个圆环和一根金属轴：子午环、赤道环、赤经环；在赤经环面上装着一 根望筒，能够绕赤经环中心转动，用望筒对准某颗星星，然后，依据赤道环和赤经环上刻度来确定该星在天空中位置。,以后，古人为了便于观察太阳、行星和月球等天体，在浑仪内又添置了几个圆环，也就是说环内再套环，使浑仪成为各种用途天文观察仪器。,第33页,天体仪,，古称“浑象”，是我国古代一个用于演示天象仪器。我国古人很早就会制造这种仪器，它能够用来直观、形象地了解日、月、星辰相互位置和运动规律，能够说天体仪是当代天球仪直接祖先。,第34页,水运仪象台,：宋代苏颂、韩公廉等人设计制造一座大型天文仪器，它把观察天象浑仪、演示天象浑象和报时装置巧妙地结合在一起，是我国古代一项卓越创造。水运仪象台高约12米，宽约7米，呈下宽上窄正方台形，全部为木建筑结构。,第35页,典籍,历代官史中天学三志：,律历志、天文志、五行志，如汉书律历志、天文志,主要星占学著作：,秘籍。如北周庚季才灵台秘苑，唐瞿昙悉达开元占经，唐李淳风乙巳占等,官修大型天学著作：,宋王应麟玉海，明崇祯历书，清御制历象考成等,私家著述：,朱载堉圣寿万年历、李之藻浑盖通宪图说、王锡阐晓庵新法等,第36页,宇宙学说,浑天说：,史籍明确所载为东汉张衡造浑天仪并作浑天仪注（123年）时才提出来；中国古代天学家是以此为模型，进行天文观察和历法推算,盖天说：早于浑天说，历天圆地方说和,周髀说,浑盖合一,宣夜说,第37页,中外交流,巴比伦天学是否曾经传入中国,：包含十二宫和二十八宿起源问题,七曜术在中国,入华之印度天学家及其天学,：天竺三家与九执历；符天历,元代与伊斯兰天文学之交流,近代科学兴起之后天文学西学东渐,第38页,天学遗产,古为今用遗产案例：,新星与超新星暴发；天狼星颜色问题,处理历史年代学问题遗产案例：,武王伐纣之年代与天象,第39页,