隋唐时期的天文历法和气象学

隋唐时期的天文历法和气象学

隋唐时期出现的大一统，有利于中国天文学继续发展。人才与资料集中于朝廷，国家财力雄厚，天文学家们能够利用三国两晋南北朝时期的天文新发现，推动历法的进步。他们还利用占有的大量资料，系统编纂出古代天文资料精粹汇编，写出许多新的天文学著作。另一方面手工业技术的进步，有助于天文学家在总结前人经验的基础上，研制出功能空前完善的新的大型天文仪器，推动了天文观测的发展。柳宗元的《天对》和刘禹锡的《天论》则在宇宙本原、宇宙生成和宇宙演化等方面，继承和发展了中国古代朴素唯物主义的宇宙论和自然观。隋唐时期天文学的发展进一步强化了东方天文学体系，展现了中国古代天文学走向成熟的风貌。

一、隋代的历法

杨坚在夺取北周政权的时候，“欲以符命曜于天下”，在为他积极制造改朝换代舆论、宣扬符命征象的人士中，有一位略知历法的道士张宾。隋皇朝建立以后，最初沿用北周的《大象历》。为满足新朝改历的政治需要，张宾献上了对何承天《元嘉历》略加修改而成的《开皇历》，于开皇四年（584）颁行天下。但是曾担任过北齐历官的刘孝孙，以及名重一时的经学家和天文学家刘焯等都不赞成使用《开皇历》。他们清楚地看出《开皇历》的缺陷，如该历糟粕较多、术意不清、推算不准，特别是并未吸取《元嘉历》的优点，制历者不懂岁差，也不知道定朔，而这些问题早已分别为南朝的祖冲之和何承天所解决，因此，其历术明显地落后于当时天文历法的发展水平。张宾倚仗皇帝的宠信，不但不接受批评，反而攻击二刘“非毁天历，率意迂怪”，“妄相扶证，惑乱时人”，并将他们逐出京城。张宾死后，刘孝孙带着自己编的一部历法再次上京谋求改历，可是又受到与张宾一党的太史令刘晖的压制，后刘孝孙虽然进入司天监，却“累年不调，寓宿观台”，无法出头。后来孝孙抱书扶棺冒死上奏，于是引起隋文帝的注意，并命人经过实测比较后再决定是否改历。开皇十四年（594），经实测证明，刘孝孙的历法和参与实测的另一部张胄玄的历法，都比《开皇历》优越，孝孙提出先斩阻碍改历的刘晖，再议改历，但杨坚不肯，也不采用他的历法。不久后，刘孝孙去世。开皇十七年颁用了张胄玄的新历。

曾经看过孝孙历术的刘焯，对张胄玄的历法提出许多批评，指出其术文不少是抄袭刘孝孙的，历法也比较粗疏。他于开皇二十年（600）编成一部新的历法《皇极历》，希望能得到颁用。但张胄玄与太史令袁充编造了所谓“日长之瑞”的假天象，深得皇帝宠信，刘焯得不到支持，于大业四年（608）抱憾而终。大业六年，张胄玄修改了自己历法中的许多数据，颁布于世，为《大业历》。大业历的回归年长日，朔望月长日，采3651036342640296071144用破章法，在410 年中设置151 个闰月，定岁差为83 年冬至点西行一度，考虑了太阳视运动的不均匀性和月球视差对交食的影响，其行星会合周期的数值也十分精确，例如所定金星的数值是583.922 日，与今采用值相同，并将原定冬至点起虚五度改为起虚七度，使《大业历》成为隋代一部比较好的历法。事实上，没有得到颁行的刘焯的《皇极历》，是隋代出现的最好的一部历法。刘焯（544—610）字士元，信都昌亭（今河北冀县）人，是隋初著名学者和杰出的天文学家，著有论述历家同异的《稽极》10 卷，《历书》10卷和《五经述议》等。他所创制的《皇极历》将张子信发现的太阳视运动的不均匀性引入历法，并提出不等间距二次差内插法的数学方法，解决了采用定气法的计算问题。《皇极历》计算定朔的方法也是我国古代最早同时考虑日、月视运动不均匀性的定朔法。《皇极历》采用的天文数据也相当精确，如定回归年长度为365.24454 日，朔望月长度29.530596 日，采用破章法，在676 年中设置249 个闰月。又如定岁差率约76.5 年相差一度，与今采用值接近。行星会合周期也很准确，如水星采用值115.878 日与今值相同。由于皇极历成就突出，《隋书》

打破只收颁行过的历法的框框，破例将该历收入《隋书》的《律历志》中。

二、中国星官体系的完善

三国两晋时期，陈卓建立起一个有283 个星官、1464 颗星的星官体系，是一个既能区分甘、石、巫三家星，又按二十八宿划分的中国星座体系。此后南朝的宋、梁、陈等，都曾制造过按陈卓星官体系标示的浑天象；北朝孙僧化、庾季才等也有星象著述。隋文帝平陈以后将南朝的浑仪、浑天象及天文图籍都集中于长安，北周的庾季才、陈国的周坟等天文学家也入隋为官，他们又奉杨坚之命，参照各家星官，绘成星图。周坟与袁充等人还在太史局教授太史观生，学习星象知识。隋末唐初，又有李播写成《天文大象赋》，用诗赋描述全天星官。当时星官体系主要存在两个问题：一是过分强调三家星的区分，使星空划分成为二元体系，而到了唐代已不像前代那样重视三家星的划分；另一个问题是在拱极区与黄道星空之间，还有两个区域比较空白，命名的星不够多，显得整个星空分布不够均匀。

开元年间王希明解决了上述两个问题，他的著名作品《丹元子步天歌》既是认星歌诀，也是一个星空划分的新体系。《步天歌》一改既分三家星又分二十八宿的二元划分法，只按二十八宿划分星空，有时还用黑色表示甘氏星，黄色表示巫咸氏星，不加颜色说明的就是石氏星，从而醒目明了，但减弱了对三家星的强调。他又明确划分三垣：即紫微垣，太微垣和天市垣，并充实了围在三垣内的恒星的命名，使《步天歌》成为开创三垣二十八宿新体系的代表作。三垣二十八宿分区法将全部星空划分成三十一个天区，是一种星官分布比较均匀、可分区认星的完整的星官体系。这一体系一直沿用到近代。《步天歌》七言有韵，介绍星官名称、星数和位置等，简明通俗，便于记忆，是后来天文学家初学天文时的必读之书，古人称誉它“句中有图，言下见象，或约或丰，无余无失”。例如关于柳宿的歌诀为：“八星曲头垂似柳，近上三星号为酒，享宴大酺五星守。”将柳宿的星数、外形、周围星官的名称及星数都说得非常清楚。

星官体系的完善带来了星象知识的进一步普及。流传至今的唐代二十八宿铜镜，是星象知识在用具装饰中的应用，并赋予其一种神秘的色彩。敦煌藏经洞中发现的唐代星图抄本，是当时人们重视星象知识的证明。敦煌星图，一说绘于八世纪初，一说绘于十世纪中。图上有1350 多颗星，这是世界上现存最早且星数最多的一份星图，现藏于英国伦敦大不列颠博物馆①。除这些绘制有所依据的星图外，唐代还有许多表意性星图，如贞观四年（630）的李寿墓以及懿德太子、永泰公主、章怀太子等墓，都有墓室天象图，图中绘有日月、银河及星象。甚至在远距长安的新疆吐鲁番，也有唐墓星图，但与长安的那几幅星图比较，少了表意性，多了装饰性，并且二十八宿图案经过艺术化处理。五代时期留存的吴越国墓室星图，更优越于上述星图，其二十八宿连同辅官附座有180 多颗星，且星象相对位置比较符合实际天象。

①席泽宗：《敦煌星图》，《文物》1966 年第三期。

三、天文仪器的复杂化和功能综合化

隋唐时期天文仪器有许多新的创造。如隋文帝时耿询根据张衡制作过水运浑象的记载，重新制成一台不用人力的水运浑象，他还发明了马上刻漏，以作在行进中计时之用，世称其妙。他与宇文恺合作仿照北魏道士李兰的作品制作了称水漏器，这种称漏后来在唐代曾风行一时。

贞观年间天文学家李淳风制造出一台浑天黄道仪，这是一台很复杂的浑仪。这台仪器有三重环组，即六合仪、三辰仪和四游仪，李淳风的创造主要为其中的三辰仪。为了更好地测算太阳和月亮的运动，仪器上安装了黄道环与白道环。而增加两个圆环，就要解决仪器上的黄道与天空黄道在观测时刻的平行问题，要解决岁差改变黄道与赤道的交点问题，还要解决黄道与白道的相对