古代最早的星圖-蓋圖

星圖是作為地面觀測者來說對天上恆星的相對位置最為直觀的描述,通常人們會根據恆星的相對位置將其繪製成不同的圖形,並標註出區域和恆星的名稱,以便於觀測和記憶。

中國古代從很早時期就開始了星圖的繪製工作,歷史上也有很多古代星圖存留下來,成為我國古代天文學遺產的重要一部分。我國古代星圖從性質上可以分為專業性星圖和象徵性星圖,前者是古代天文工作者的勞動成果,也是重要的文獻資料,具有嚴謹規範,學術性較強的特點;而後者多見於古代建築和墓葬中,主要是反映了人們祈求死者昇天的心願,甚至有的只起到裝飾作用,並不具有嚴格的星圖意義。

古代最早的星圖-蓋圖

漢磚上的星圖

這裡,我們僅就專業性的星圖做一些介紹。

通常認為,蓋圖是我國曆史上最早的星圖。所謂蓋圖就是與蓋天說相關的一種星圖,早期的蓋圖實物已無存留,史籍中也沒有對其系統的描述,但在《周髀算經》捲上之三中有三國時期的數學家趙爽(182-250)的一段註文,其中有對蓋圖的一些描述:"七衡圖:青圖畫者,……日入青圖畫內,謂之日出,出青圖畫外,謂之日入。青圖畫之內外皆天地也,北辰正居天之中央。……黃圖畫者,黃道也,二十八宿列焉,日月星辰躔焉。使青圖在上不動,貫其極而轉之,即交矣。"

古代最早的星圖-蓋圖

《周髀算經》中的七衡圖

數學家、教育家錢寶琮(1892-1974)在《蓋天說源流考》一文中對"青圖畫"做了解釋,所謂青圖畫就是在一幅正方形的絲織品上以一個代表觀測者位置的點為圓心,半徑為一尺六寸七分(代表167000裡)的一個圓,並塗上青色,用以表示觀測者看到的天空範圍。而"黃圖畫"則是在另一幅正方形的絲織品上以代表北天極的點為圓心所畫的7個同心圓,最小的圓稱為內衡,最大的是外衡,在內衡與外衡之間塗上黃色,稱其為"黃道"(這與後來天文黃道的概念是不同的)。在黃道內外繪出二十八宿和其他星象的位置,這就是一張以北極為中心的星圖。

古代最早的星圖-蓋圖

七衡六間圖

在青圖畫上也有一個與北天極相應的點,用一根軸將這兩張圖上的北天極貫穿起來,就可以透過青圖畫看到黃圖畫上在其範圍內的星象。如果將黃圖畫順時針旋轉,透過青圖畫看到的星象就有變化,從而可以看出一年中不同季節時太陽出沒的方向和夜間的星象了。由於黃圖畫是用7個同心圓將黃道分為了6個區域,所以又稱為"七衡六間圖",錢寶琮認為這是主張蓋天說的天文學家使用的一種儀器,後來人們稱為蓋圖。

《周髀算經》成書年代為公元前1世紀,因此可以認為這種星圖在成書前就已經出現,也就是說星圖產生的歷史可以追溯到西漢初年甚至更早的年代。

在《隋書 天文志》中有兩段關於蓋圖的敘述,"高祖平陳,……乃命庾季才等參校周、齊、梁、陳及祖𣈶、孫僧化官私舊圖,刊其大小,正彼疏密,依準三家星位,以為蓋圖……""昔者聖王正歷明時,作圓蓋以圖列宿,極在其中,廻之以觀天象,分三百六十五度四分度之一,以定日數。……"這裡與《周髀算經》中蓋圖的區別只是沒有用來表示觀測者所看到的天空範圍的青圖畫而已。由於蓋天說是將北天極作為天的中心,而這種星圖也是以北天極為中心的,所以也應該屬於蓋圖。

古代最早的星圖-蓋圖

蓋圖的投影關係

蓋圖的名稱到了唐代時仍有運用,《新唐書 天文志一》中提到了僧一行為了研究月亮的運行規律曾繪製過蓋圖"及一行考月行出入黃道,為圖三十六,究九道之增損,而蓋天之狀見矣。"具體繪製方法是:"削篾為度,徑一分,其厚半之,長與圖等,穴其正中,植針為樞,令可環運。自中樞之外,均刻百四十七度。全度之末,旋為外規。規外太半度,再旋為重規,以均賦周天度分。又距極樞九十一度少半,旋為赤道帶天之綋。距極三十五度旋為內規"

這實際上是利用一根有刻度的竹篾建立起星圖座標,所謂內規就是天文學中的恆顯圈,其範圍內的恆星永不下落,由於當時中心地區的緯度在35度左右,所以內規的半徑取35度。而外規就是恆隱圈,在當時中心地區的人們是無法觀測到這部分恆星的,所以以外規作為星圖的邊界。

古代最早的星圖-蓋圖

唐代星圖

由於在平面星圖上表示球面的星空會不可避免的出現失真的現象,古人也做了明確的敘述,並提出瞭解決的方法:又赤道內外,其廣狹不均,若就二至出入赤道二十四度,以規度之,則二分所交不得其正。自二分黃赤道交以規度之,則二至距極度數不得其正。當求赤道分至之中,均刻為七十二限,據每黃道差數,以篾度量而識之,然後規為黃道,則周天鹹得其正矣。

這種將天赤道劃分為七十二個區間,求得相應點處黃道的位置然後再連接成黃道的方法是十分科學的,現代製圖學中也會用到類似的方法。

蓋圖作為一種專業性的星圖形式,一直到明清時仍然有人採用,只是名稱已經改變了,比如明代北京隆福寺正覺殿藻井星圖,徐光啟的《見界總星圖》,清代莆田涵江天后宮星圖,《儀象考成》及《儀象考成續編》中的"恆星全圖"等等,在實際上都採用了蓋圖的形式。

古代最早的星圖-蓋圖

隆福寺正覺殿藻井星圖

古代最早的星圖-蓋圖

隆福寺正覺殿藻井星圖

由於蓋圖可以在一幅圖中繪製出全天可見恆星的相對位置情況,又能相對準確的標識恆星的座標數據,所以在反應恆星觀測成果的方面基本是可以滿足需求的。無論是專業天文工作者,還是初習天文者都可以方便的用其來認星。至於赤道以南恆星失真的缺陷,在明末以後的蓋圖中常以天赤道或黃道作為邊界,分別以南北天極或南北黃極作為中心畫為兩幅星圖,這其實是蓋圖的一種改進形式。

所以說,蓋圖不但是我國最早的星圖,而且由於其實用性很強,在歷史上一直得到應用,並不斷獲得發展完善,其在我國天文學發展中起到的作用是非常大的。根據一些跡象表明,蓋圖的出現很可能是在春秋戰國時期,並一直沿用到清代,所以不但是我國最早的星圖,而且還是使用歷史最為悠久的星圖了。


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