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星图
所属图书:《天问之路:中国古代天文学史话》 出版日期:2013-11-01

星图

星图是人们测量并记录周天星宿的一种重要形式,一般认为,中国星图的起源与盖天说的一种演示工具——盖图有关。按《周髀算经》的说法,盖图分七衡六间,最里边的一衡是夏至时太阳的轨道,其大小相当于夏至圈;外衡是冬至时太阳的轨道,大小相当于冬至圈;中衡相当于赤道。二十八宿布列赤道附近,其他恒星也都分布在六间之中,这是秦汉以前盖天说的星图。后来还有一种盖图,它是由两块方缯组成的,其中下面一块以北极为中心绘有周天二十八宿等星官,染成黄色,称为黄图。上面一块画有一个相当于人目视野的大圆,圆内染成青色,称为青图。按北极与观测地之间的关系调整好黄图与青图,则当黄图绕北极顺时针转动时,青图内就可见到星空的周日变化情况,这与现代活动星图的原理是一致的。其中的黄图实际上就是一幅星图,所以直到隋唐时代,人们仍旧把以北极为中心绘制的圆形全天星图称为盖图。

汉以前还有一种形式的星图,称之为官图,是由三个同心圆组成,圆心就是北天极。最内的小圆称为内规,它代表北纬55°有余的赤纬圈。在北极附近,内规之内的天区在我国中原地区(地理纬度约36°)的观测者看来,总是在地平线以上,所以也叫恒显圈。最外面的大圆称为外规,是代表南纬55°有余的赤纬圈,在这个纬度以南的天区,对中原地区的观测者来讲,是完全看不到的,因为它们总是在地平线之下,所以又叫做恒隐圈。中间的一个圆代表赤道,赤道与内外规距离相等。这类星图的实物是从吴王钱元瓘及其妃吴汉月墓中出土的两块石刻星图,各有星180颗左右,位置相当准确,是古星图中的珍品。

由于中国古代不懂投影关系,所以盖图中往往把与天极不同心的黄道也画成正圆。唐代天文学家一行已经看出了这个毛病,提出按黄赤道在不同天区的实际距离,通过描点法来画黄道。为了解决这个问题,后来人们干脆把赤道附近的星官画成以赤道为对称轴的长方形星图,即所谓横图。隋唐时代这种横图已经出现。当然对于近极星官,以横图表示变形反而会更大,所以人们在使用横图的同时仍用盖图表示拱极星官(一般是紫微垣),形成了圆横合一的星图描绘方式。不过,从现存的横图来看,人们在其绘制中并没有使用类似于麦卡托投影的柱面投影方法。

人们在敦煌卷子中所发现的唐代《敦煌星图甲种》,就是圆横合一式星图,其中共含1350余颗恒星,以不同颜色的星点区分石、甘及巫咸氏三家星官,以圆图描画紫微垣,横图描画其余星官,且按十二次的划分及顺序沿赤道分作12幅。这是世界上现存最古老的星图。北宋苏颂《新仪象法要》中的几幅星图,也可以归为圆横合一式。它们共分两组,一组为横盖合一式,由一幅紫微垣圆图和两幅分段横图组成;第二组为两张圆图,都以赤道为外框,一幅为北天星图,一幅为南天星图,南天恒隐圈之内为空白。

横圆合一式星图出现之后,盖图仍然广为流行。现存著名的苏州石刻星图就是一幅盖图,刻于南宋淳祐七年(1247年),底本是黄裳据北宋元丰年间的观测结果所绘。全图共含1400余颗星,恒隐圈直径约25寸,星点位置的刻画比较严肃。著名的常州石刻星图是明正德年间按苏州星图翻刻的,但星点位置的刻画明显不如原图严格。不过在翻刻过程中,原图的一些错误或缺失却得到改正,整个星官组织也比原图完整。

除上述几种形式的星图之外,《步天歌》中还附有一种按宿分区图,即按二十八宿各宿附近天区、太微垣、天市垣及紫微垣等天区分别作图。这种图在古代流传也很广,主要是帮助认星记星的。清初徐发《天原历理》中载有另一种分区图,即把天区划分为紫微垣、天市垣、太微垣及天津、阁道、五车、轩辕等片,分片作图。

明末西方星图知识传入之后,星图的描画方式仍不出横图、圆图、盖图等形式,但已经引入了比较严格的投影关系,带有严格的坐标网,星点位置也是严格按实测或给定星表的坐标值标定的。

在上述专业性星图之外,中国古代还出现过许多装饰性星图。它们大多存在于庙堂、墓室等建筑物或铜镜等日用品上,有的还与代表星象含义的其他图案同时出现,既是研究古代民俗及神话的重要材料,也是研究古代恒星观测的一个资料库。

天问之路:中国古代天文学史话