天文学之最

◎最古老的天文台

天文台是专门进行天文观测和研究的机构。古人很早就发现了天象变化与日常生活、生产之间的关系。一些文明古国很早就建立了天文台。在古希腊文明极盛的时候，埃及的亚历山大就建立了著名的天文台。我国夏朝就有了天文台，称为清台，商朝的时候称为神台，周朝称为灵台。

周文王的灵台建在都城丰邑东面。西安西南约40千米的地方至今仍有灵台村。目前这些灵台已经不存在了。世界上保留下来最古老的灵台是632年建于韩国庆州的瞻星台。我国保留下来最古老的天文台是河南登封市的观星台。唐朝的时候，这里建立了石表，元代初年在此石表北面建立了永久性的观星台，现在还有遗迹。

◎最大的天文台

世界上最大的天文台是双子座天文台。双子座天文台由两台先进的天文望远镜组成，它们分别位于赤道两边的美国夏威夷和智利。通过南北两站的天文望远镜，科学家们可以观测到遥远的星系。在南站望远镜落成典礼上，双子座天文台台长蒙顿称，这是耗用10年时间、由几百人参与建设的结果。

双子座的两台望远镜使用了大量新技术，如巨大的薄型透镜，能从宇宙空间收集和聚焦光线和红外辐射；自适应光学器件，可校正因地球大气所产生的畸变等。位于夏威夷的北站望远镜目前已有很多重大的发现，包括发现星系核心超大黑洞周围的奇观，恒星周围可能形成早期行星系统的气、尘区，以及拍摄到褐矮星的图像等。

◎海拔最高的气象观测站

世界上海拔最高的气象观测站是我国的沱沱河气象站。沱沱河气象站位于海拔4700多米高的唐古拉山麓，是世界上海拔最高的气象观测基站。总面积约250平方千米，平均海拔4000米以上的青藏高原，有“世界屋脊”和“地球的第三极”之称，它对中国和亚洲甚至对整个北半球乃至全世界的气象变化，有明显的影响。

沱沱河气象站成立于1956年，是中国国家气象站网中重要的测报、研究站，也是具有与全球气象资料共享资格的交换站。这里地势高寒，空气稀薄，全年冰冻期为331天。气象站的工作者，就是在这样恶劣的条件下，坚守岗位为全人类观测风云，预报天气。

◎最早的流星雨记录

天体的碎块闯入地球大气层时，和大气层的摩擦越来越激烈，最后燃烧起来，产生光和热，这就是我们在夜空中见到的流星。有时候，天空中会有很多流星连续不断地坠落，这样就形成了流星雨。

最早的流星雨记录是公元前2133年降落在河南省的一场流星雨，《竹书纪年》中记载着：“帝禹后氏八年雨金于夏邑”。之后，我国的天文学家对流星雨的记录不断，总数达二三百条之多。对流星雨的描述生动形象，常用“星陨如雨”“众星交流如织”等形容。很多记录对时间、地点、流向、在天空的位置和流星的个数，以及颜色和响声都有详细的记载。

流星雨的记录为研究流星雨和陨石提供了依据，对研究天体的起源和演化、流星的轨道、天体的化学成分等都有重要意义。

◎最早的太阳黑子记录

太阳黑子是在太阳光球层上发生的一种最基本、最明显的太阳活动。最早的太阳黑子记录出现在殷商甲骨文中，战国时期及汉代也有不少关于太阳黑子的记录。目前世界上公认的最早的太阳黑子记录是《汉书·五行志》，其中写道：“河平元年……三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”河平元年三月己未也就是公元前28年5月10日。

我国古代关于太阳黑子的记录不多，共有100多次，但是记录比较详细，有准确的日期，也有对黑子大小、形状、位置的描述。这些为研究太阳黑子的活动，及其对地球的影响提供了宝贵的资料。

◎最早的哈雷彗星记录

（《春秋左传·鲁文公十四年》）这是世界上第一次关于哈雷彗星的确切记录。

1682年8月，一颗肉眼可见的大彗星出现在夜空中。英国天文学家哈雷对此很感兴趣，并开始专心致志地研究彗星。他计算出了这颗彗星的轨道和回归周期，大胆地预言，1682年出现的那颗彗星，将于1758年底或1759年初再次回归。他的预言被证实了，人们为了纪念他，把这颗彗星命名为哈雷彗星。

中国人对哈雷彗星的记载是最早的，可上溯到殷商时代。“武王伐纣，东面而迎岁，至汜而水，至共头而坠。彗星出，而授殷人其柄。时有彗星，柄在东方，可以扫西人也！”（《淮南子·兵略训》）据张钰哲推算，这是公元前1057年的哈雷彗星回归的记录。更为确切的哈雷彗星记录是公元前春秋鲁文公十四年（公元前613年）的“秋七月，有星孛入于北斗。”

从战国秦始皇七年（公元前240年）起，哈雷彗星每次回归，中国均有记录。对哈雷彗星的记录有时是很详细的。其中最详细的记录，是汉元延元年（公元前12年）“七月辛未，有星孛于东井，践五诸侯，出何戍北率行轩辕、太微，后日六度有余，晨出东方。十三日，夕见西方，犯次妃，长秋，斗，填，蜂炎冉贯紫宫中。大火当后，达天河，除于妃后之域。南逝度犯大角、摄提。至天市而按节徐行，炎入市中，旬而后西去；五十六日与苍龙俱伏。”（《汉书·五行志》）

◎最早的日食记录

中国是世界上最早记录日食的国家。最早的日食记录是公元前1217年5月26日发生的一次日食。出土于河南安阳殷墟的甲骨文详细记载了当时的情况：人们正在田间劳动，突然发现光芒四射的太阳出现了一个黑色的缺口，缺口越来越大，光芒逐渐暗淡下来。一段时间后，有缺口的太阳又渐渐恢复圆形。这就是关于日食最早最可靠的记载。

我国古人对天象的异常变化非常重视，由于缺乏科学认识，常常把日食理解为上天对人类的警告。古代的科学家保持了对日食的观察和记录。在《春秋》这本编年史中记载了公元前770到公元前476年之间的37次日食。连续性的日食记录为科学研究提供了丰富的资料。通过对日食的成因和周期性的总结，能够准确地预报日食，这是中国天文学史上的一项重要贡献。

◎最古老的星表

我国古人非常重视观测天象，早在汉代以前，就给天上的星星分了组，并起了名字，还测量了它们之间的距离，并作了记录。这种用于记录星星名称和位置的记录册，叫星表。

在公元前4世纪的战国时期，魏国人石申写了《天文》一书，此书的一些片段在唐朝的《开元占经》中有记载。后人由此辑录了一份《石氏星表》，其中记载了28宿和102颗恒星的位置。这是世界上最古老的星表。西方最早的星表是公元前3世纪或公元前2世纪才出现的，比《石氏星表》晚一个多世纪。《石氏星表》成了后世很多天体测量的基础，是我国天文历法中一份重要的基本数据资料。

◎人类最早认识的星座

人类最早认识的星座是大熊星座，古今中外的天文学家都很重视它，因为它在夜空中非常显眼。在古代中国，人们通过肉眼就可以看到大熊星座中明亮的七颗星呈一个勺子的形状，也就是人们常说的北斗七星。

古人分别给这七颗星起了名字：天璇、天玑、天枢、天权、玉衡、开阳、摇光。北斗七星很容易辨认，常被人们当作一个整体来观测。在北半球的中高纬度全年可见北斗七星。

◎最早的自动天文仪器

我国古代流行最广泛的宇宙理论是浑天说。浑天说认为地在天的中央，地似蛋黄，天似蛋壳，日月星辰附在天壳上，随着天周日旋转。为了演示天象并观测天体的方位，西汉的耿寿昌发明了浑天仪。东汉中期，张衡在此基础上大胆创新，于117年设计制造了完整的演示浑天说思想的漏水转浑天仪，这是世界上最早的自动天文仪器。

漏水转浑天仪是用精铜制造的，主体是一个空心铜球，代表天球，球内有一根铁轴贯穿球心，代表天轴，球体可以绕着这根柱子旋转。轴与球面有两个交点，一个代表北极，一个代表南极。球外有两个圆环，一个代表地平线的地平圈，一个代表子午线的子午圈，球体半露在地平圈以上。北天极高处地平圈36°，就是东汉的都城洛阳的地理纬度。球的表面刻着28宿和其他恒星，还刻有天赤道圈和黄赤道圈，两者呈24°夹角。天赤道圈和黄赤道圈上刻有二十四节气，以冬至日为起点，两个圆周各分为365.24°。

张衡采用齿轮系统把浑天仪和计时用的漏壶联系起来。用漏壶滴出的水的力量带动齿轮，齿轮带动浑天仪绕轴转动，一天转动一周，与天球同步。这样就可以准确地把天象的变化表示出来。通过观察浑天仪的转动就可以知道天象的变化了。

◎最早描绘在纸上的星图

唐代敦煌经卷中的一幅古星图，是世界上现存古星图中最古老而星数较多的全天星图，大约绘制于唐中宗时期（705～710年）。星图从12月开始，按照每月太阳的位置将黄道和天赤道分为12段。全图按圆圈、黑点、圆圈涂黄三种方式绘出了1350颗星，是现代星图的鼻祖。

由于古代测量技术有限，星图上恒星的位置是按照肉眼观测估算出各恒星之间的相对距离而定的。

◎最早测量子午线长度的人

最早测量本初子午线的人是僧一行。僧一行本名叫张遂，生于672年（唐高宗时期），青年时出家当了和尚，法名一行。他精通天文、历法和仪器制造。

僧一行设计了一种叫覆矩的测量工具以测量北极仰角，并根据观测数据绘制了24幅覆矩图。他计算出北极高度每差1度，南北两地即相隔351里80步，相当于现在的151.07千米。这个距离正是地球上子午线上1度的长度。他的测量虽然不是非常精确，却是人类测量子午线的开端。

◎最早提出地球围绕太阳转的人

古代的人们看到每天太阳东升西落，认为地球是宇宙的中心，太阳围绕地球转。最早提出地球围绕太阳转的是波兰天文学家哥白尼。他是近代天文学的奠基人。

哥白尼并不是职业天文学家，而是一名教士，他的重要著作是在业余时间完成的。他大约在40岁时开始在朋友中散发一份简短的手稿，初步阐述了他自己对日心说的看法。哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天体运行论》。在书中他正确地论述了地球绕其轴心运转；月球绕地球运转；地球和其他所有（太阳系）行星都绕太阳运转的事实。书中观测计算所得数值的精确度是惊人的。例如，他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，与现在的精确值差约多30秒，误差只有百万分之一。但是，由于观测条件的局限，他对宇宙的认识还有很大的偏差，比如他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆，这当然是错误的。

1533年，60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演，提出了他的学说的要点，并未遭到教皇的反对。但是他却担心教会反对，甚至在他的书完稿后，还是迟迟不敢发表。直到在他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日去世的那一天，他才收到出版商寄来的一部他写的书。

◎最早预告水星凌日的人

水星凌日发生的原理与日食相似。由于水星和地球的绕日运行轨道不在同一个平面上，而是有一个7度的倾角。当水星和地球两者的轨道处于同一个平面上，而日水地三者又恰好排成一条直线时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑在缓慢移动，这种现象称为水星凌日。小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的。

在人类历史上，第一次预告水星凌日的是“行星运动三大定律”的发现者、德国天文学家开普勒（1571～1630年）。他在1629年预言：1631年11月7日将发生稀奇天象——水星凌日。当日，法国天文学家加桑迪在巴黎亲眼目睹到有个小黑点（水星）在日面上由东向西徐徐移动。从1631年到2003年，共出现过50次水星凌日，平均每100年仅发生13次。

◎最早发现天王星的人

天王星是由威廉·赫歇耳通过望远镜系统地搜寻，在1781年3月13日发现的，它是现代发现的第一颗行星。事实上，它曾经被观测到许多次，只不过当时被误认为是另一颗恒星。最早的纪录可以追溯至1690年，约翰·佛兰斯蒂德在星表中将他编为金牛座34，并且至少观测了6次。赫歇耳把它命名为“the Georgium Sidus（天竺葵）”（乔治亚行星）来纪念他的资助者英国国王乔治三世，其他人却称天王星为“赫歇耳”。由于其他行星的名字都取自希腊神话，因此为保持一致，由波德首先提出把它称为“乌拉诺斯（Uranus）”（天王星），这个名称直到1850年才开始广泛使用。

◎最早分离太阳光的人

最早分离太阳光的人是英国科学家牛顿。1666年，牛顿用三棱镜分离了太阳光，把白光分离成彩色光谱，证明了太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色组成。

◎最早检测到的来自天体的无线电波

在广袤深邃的宇宙空间，那些巨大的天体都发射出无线电波，好像一个个小广播电台，不停地对我们进行广播，诉说它们的情况。然而，人类收到天体的无线电波，不过是近几十年的事。最早收到天体无线电波的是美国的一位无线电工程师明胶卡尔·詹斯基。

1928年，詹斯基在贝尔电话实验室工作，他为了追查和鉴定影响电话通话信息的各种形式的干扰，制造了一个有方向性的天线。他利用这个天线，再加上一台短波接收机，便能鉴别各种干扰源。然而，当他研究15米范围内的无线电噪音时，发现了一种奇怪的来历不明的干扰源。经过几个月的研究后，在1931年，他发现这种来历不明的干扰是恒星发出来的。到了第二年的春天，他断定这一干扰源来自银河系中心的人马座。1932年末，他公布了这一发现。

◎最大的宇宙星系组图

安装在“哈勃”太空望远镜上的最新照相机拍摄到有史以来最大的宇宙星系组图，组图中包括的星系超过了4万个。据美国天文协会称，此次“哈勃”太空望远镜拍摄到的组图，虽然其视野的外围尺寸只有一个盘子那么大，但是这样的尺寸是早先通过“哈勃”望远镜获得的星系图的150倍。

对天文学研究来说，这次获得如此大尺寸的星系组图，对了解银河系在过去90亿年（相当于宇宙年龄的三分之二）的演变非常重要。这次“哈勃”太空望远镜拍摄到的组图，是用78张先进观测照相机对天炉星座区域拍摄得到的照片合成的。整合过程就像是完成一个巨大的拼图游戏。该成果是一个被称为“星系演变形态和光谱能量分布”（GEMS）的星系观测项目的一部分，是由美国、德国等多国科学家合作完成的。