第3章 宇宙浩瀚——天文研究之最(2)

1279年，郭守敬在元世祖忽必烈的支持下，组织了大规模的天文观测活动，在全国设立了27个观测点。当时的实测范围是：“东至高丽，西极滇池，南逾朱崖，北尽铁勒（今西伯利亚的叶尼塞河流域）。”其中，最北的北海观测点，设在大约北纬64°5′的地方，已经靠近北极圈；最南的设在海南岛、西沙群岛。最远的观测点之间，南北长一万多里，东西绵延五千里。这是我国古代和当时世界上规模最大的一次天文观测活动。在观测过程中，郭守敬还亲临一些观测点进行指导和实地观测。这次观测活动，在我国天文学史上有着重要的意义，它获得的许多数据，都达到了当时世界上最先进的水平，从而为改进历法提供了宝贵的、可靠的科学依据。

第一台太阳磁场望远镜

太阳磁场望远镜是我国科学家独立发明和独立研制的，处于世界领先水平，是进行太阳物理核心课题研究的关键仪器。其主要研究目标是研究太阳磁场、速度场以及相关的太阳物理现象。

由于太阳活动峰年的一个重要标志就是太阳耀斑爆发频繁，太阳耀斑等活动现象和太阳黑子群附近磁场的复杂性之间存在着本质的联系。太阳强磁场区域剧烈的爆发往往伴随着大量的高能辐射和带电粒子流，它对宇航安全、短波通讯、近地气象和人类生存环境均产生着重要影响。因此，长期以来，对太阳磁场的研究一直是太阳研究的主题。

这种太阳磁场望远镜于1985年安装于北京天文台怀柔太阳观测站，并于1988年获得国家科技进步一等奖。

第一台用水力推动的天文仪器

我国第一台用水力推动的大型天文仪器就是浑天仪，它是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表，它们都是东汉天文学家张衡发明的。

浑仪模仿肉眼所见的天球形状，把仪器制成多个同心圆环，整体看犹如一个圆球，然后通过可绕中心旋转的窥管观测天体。浑仪的历史悠久，最早有详细结构记载的是东晋史官丞南阳孔挺在公元323年所造的两重环铜浑仪，这架仪器是由六合仪和四游仪组成。

浑象的构造是一个大圆球上刻画或镶嵌星宿、赤道、黄道、恒稳圈、恒显圈等，类似现今的天球仪。浑象另有象征地平的圈（在圆球之外），以及象征地体的块（在圆球之内），还设有转动轴以供旋转。天球转动时，球内的地仍然不动。现代著作中把这种地在天内的浑象专称为“浑天象”。通常认为浑象最初是由西汉耿寿昌创制，东汉张衡的浑象是他设计的漏水转浑天仪的演示部分。以后，天文学家还多次制造过浑象，并且和水力机械联系在一起，以取得和天球周日运动同步的效果。

第一个用望远镜观察天体的人

我国明末科学家、农学家、政治家徐光启（1562—1633），字子先，号玄扈，教名保禄，通天文、历算，习火器。

后入天主教，并被称为“圣教三柱石”之首。与意大利人利玛窦研讨学问，是中西文化交流的先驱之一。

1631年，徐光启使用望远镜观察日食，虽然比伽利略迟了22年，却是中国最早使用望远镜观察天体的科学家。

最早的纪日方法

中国最早的纪日方法是源于商朝的干支纪日法，即使用干支记录日序的方法。干支是天干、地支的合称，它与干支纪年法一样，用干支相匹配的六十甲子来记录日序，从甲子开始到癸亥结束，60天为一周，循环记录。

干支纪日法是商朝历法的最大成就，也是现今已知世界最早的纪日法，对于我国历史学，尤其是科学技术发展史的考证和研究来说，都是极为重要的记时标志，是我国一份珍贵的科学文化遗产。

干支纪日从商朝便已开始，但其顺序到现在有无间断或错乱过，尚待考证。目前已确切知道的是，从春秋鲁隐公三年（前720年）二月己巳日起到清宣统三年（公元1911年）止（1912年民国元年采用公元纪年后，民间仍沿用）的2600多年中，是从未间断和错乱过的。

最早的天文学著作

《甘石星经》是世界上最早的天文学著作。在长期观测天象的基础上，战国时期楚人甘德、魏人石申（一名石申夫）各写出一部天文学著作。后人把这两部著作合起来，称为《甘石星经》，已入选中国世界纪录协会世界最早的天文学著作。

书中详细记载了五星之运行情况，以及它们的出没规律，并肉眼记录木卫二（甘德所载，1981年席泽宗指出，但国际上未被承认）。书中还记录800多个恒星的名字，并划分其星官，其体系对后世发展颇有深远影响。而且，书中还提及日食、月食是天体相互掩食的现象。为纪念石申的发现，月球上有一座环形山以其姓名命名。

后人把甘德和石申测定恒星的记录称为《甘石星表》（又称《甘石星经》），它是世界上最早的恒星表，比希腊天文学家伊巴谷在公元前2世纪测编的欧洲第一个恒星表还早约200年。《甘石星经》在宋代就失传了，在唐代的《开元占经》中还保存一些片断，南宋晁公武的《郡斋读书志》的书目中保存了它的梗概。

§§§第一部比较完整的历法

《太初历》不仅是我国第一部比较完整的历法，也是当时世界上最先进的历法，它问世以后，一共行用了189年。

《太初历》是前104年天文学家落下闳、邓平等人制订的。它规定一年的时间等于365.2502日，一月等于29.53086日；将原来以十月为岁首改为以正月为岁首；开始采用有利于农时的二十四节气；以没有中气的月分为国月，调整了太阳周天与阴历纪月不相合的矛盾。这些都展现出我国历法上一个划时代的进步。

此外，《太初历》还根据天象实测和多年来史官的记录，得出135个月的日食周期。

最古老的天文钟

世界上最古老的天文钟诞生在我国。

北宋哲宗元佑十一年（1097年），吏部尚书兼侍读学士苏颂和吏部会史韩公廉等人在开封研制成一种大型仪器设备“水运仪象台”，能用多种形式观测天体的运行。欧洲人把这种仪器称为“天文钟”，这是中国最早的“天文钟”，后世的钟表也是从这里演变出来的。

它高约12米，宽7米，分作三层。上层放浑仪，用来观测日月星辰的位置；为了观测方便，上面覆盖了九块活动屋板，作用和现代天文台可以开合的球形台顶相同，堪称现代天文台圆项的鼻祖。

中层放浑象，这是一个球体，在球面布列天体的星宿位置。浑象一昼夜自转一圈，不仅形象地演示了天象的变化，也是现代天文台的跟踪机械——转仪钟的祖先。下层设木阁，又分成五层。每层有门，到一定时刻，门中有木人出来报时。木阁后面装置漏壶和机械系统，起到控制水轮运转速度的作用，使水轮只能间歇运转，而转速由漏壶的流量决定。这是相当于今天的钟表机械中的关键部件—— 一组使机轮运转变慢、控制速度恒定的锚状擒纵器，因而，国际上曾对它给予高度的评价，认为这“很可能是后来欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。

第一个全天性星图

明末著名的科学家徐光启第一个把欧洲先进的科学知识特别是天文学知识介绍到中国，可谓我国近代科学的先驱者。他在数学、天文、历法、军事、测量、农业和水利等方面都有重要贡献。

在其主持编译的《祟祯历书》一书中，徐光启为中国天文界引进了星等的概念，并根据第谷星表和中国传统星表，提供了第一个全天性星图，成为清代星表的基础。

第一座天文馆

北京天文馆是中国第一座天文馆。位于北京西直门外，1957年9月建立。该馆有直径23.5米象征天穹的天象厅，中间安装精致的国产大型天象仪，可表演日、月、星辰、流星、彗星、日食以及月食等天象，能容600人观看。门厅正中有反映地球自转的傅科摆，西侧展厅陈列天文知识展览，东侧演讲厅经常举行学术交流和普及天文科学知识报告。

庭院中有两座天文台，其中一座装有口径13厘米的望远镜，观众通过它观看月亮、行星、星云、星团，白天观测太阳黑子。该馆还用此镜进行研究性记录，参加全国太阳黑子联合观测项目。另一座是色球望远镜天文台，应用色球望远镜观测和拍摄太阳色球层的变化。西侧还有天文广场，陈列室外观测仪器，供观众观测。

第一颗人造地球卫星

1970年4月24日，中国第一颗人造地球卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，由此开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。

“东方红一号”卫星的主要任务是进行卫星技术试验、探测电离层和大气层密度。卫星为近似球形的72面体，重173千克，直径约1米，采用自旋姿态稳定方式，转速为120转/分，外壳表面由按温度控制要求经过处理的铝合金为材料，球状的主体上共有四条二米多长的鞭状超短波天线，底部有连接运载火箭用的分离环。卫星运行地球一圈周期为114分钟。“东方红一号”卫星除了装有试验仪器外，还可以以20兆赫的频率发射《东方红》音乐。

“东方红一号”卫星设计工作寿命20天（实际工作寿命28天），期间把遥测参数和各种太空探测资料传回地面，至同年5月14日停止发射信号。

第一艘无人宇宙飞船

中华人民共和国载人航天计划中发射的第一艘无人实验飞船，是“神舟一号”飞船，于1999年11月20日凌晨6点在甘肃酒泉航天发射场发射升空，承担发射任务的是在长征-2F捆绑式火箭的基础上改进研制的长征2号F载人航天火箭。在发射点火十分钟后，船箭分离，并准确进入预定轨道。飞船入轨后，地面的各测控中心和分布在太平洋、印度洋上的测量船对飞船进行了跟踪测控，同时，还对飞船内的生命保障系统、姿态控制系统等进行了测试。

北京时间1999年11月21日凌晨3时，地面指挥中心向飞船发出返回指令，神舟一号飞船于北京时间1999年11月21日凌晨3点41分顺利地降落在内蒙古中部地区的着陆场，此次一共在太空中飞行了21个小时。

第一艘载人宇宙飞船

“神舟五号”载人飞船是“神舟”号系列飞船之一，是在无人飞船的基础上研制的我国第一艘载人飞船，将航天员杨利伟送入太空，在轨道运行了1天。