【觀象授時】古代的天文臺都長啥樣？

天文學(xué)是基于觀測的學(xué)科，需要在一定的場所進行天象觀測活動。在古代開展這樣的工作就必須具備一座觀測高臺，以保證視野開闊，可以清楚地觀測日月星辰，從而不受地面房屋和樹木遮蔽的影響。早期的觀測場所就是從土堆高臺發(fā)展而來，就是所謂的“積土為之所，以觀望也”，這也是現(xiàn)代天文臺的始祖。從發(fā)展趨向和規(guī)律來說，先是有了簡易的高臺，然后又不斷創(chuàng)制出各類天文觀測儀器，最終天文臺還逐步有了制訂歷法、占驗授時和考核教育等功能，成為職能完善的天文機構(gòu)。

清代畫家徐揚繪北京觀象臺

古人將天文觀測場所稱為清臺、神臺、靈臺、觀星臺、觀象臺等。據(jù)歷史典籍記載，夏代的天文臺叫清臺，商代的天文臺稱神臺，周代則又改為靈臺。不過，以上三代中的前兩代早已無法考證，只有周代靈臺的記述稍為詳盡。

《欽定書經(jīng)圖說》“璇璣玉衡圖”

（“璇璣玉衡”指的就是渾儀，圖中描繪了帝舜攝政之后，使用渾儀觀測天象。這幅圖為后人想象，當(dāng)時還沒有渾儀這樣復(fù)雜的天文儀器。）

據(jù)說周文王時期，曾在都城豐邑西郊筑有一座靈臺，臺高二丈，周四百二十步?！对娊?jīng)·大雅·靈臺》稱：“靈臺，民始附也。文王受命而民樂。其有靈德以及鳥獸昆蟲焉”，而且“經(jīng)始靈臺，經(jīng)之營之，庶民攻之，不日成之。”靈臺是觀象占驗之所，古人認(rèn)為可以據(jù)此仰測天意，具有非常大的象征意義。周文王聚眾修建靈臺，從開始規(guī)劃修筑，到最終完成，只使用了很短的時間，這其實也是借助百姓為周王建造靈臺之事，表明文王有德，使人民樂于歸附。

當(dāng)然，古代統(tǒng)治者一般將觀測天象，占卜吉兇的大權(quán)控制在自己手中，以此表明自己是“受命于天”，所以天文臺通常只有中央政權(quán)才能擁有。周文王建靈臺時，其地位還僅是諸侯，以諸侯之身份建造靈臺，實際上已是僭越犯上的行為。

東漢許慎（約58-約147年）在《五經(jīng)異義》中曾言：“天子有三臺，靈臺以觀天文；時臺以觀四時施化；囿[yòu]臺以觀鳥獸魚鱉。諸侯卑，不得觀天文，無靈臺，但有時臺、囿臺。”鄭玄則稱：“天子有靈臺者，所以觀祲象、察氛祥也。文王受命而作邑于豐，立靈臺?！边@些都表明，諸侯一般都沒有靈臺，只有天子權(quán)力衰弱的時候，諸侯們才敢于建造自己的天文臺。

春秋時期的魯國也建有天文臺，稱之為觀臺。據(jù)《左傳》記載，僖公五年（公元前655年）正月辛亥朔日南至（日南至即冬至日），魯僖公親自登上觀臺觀測天象，史官們對此還作了記錄。昭公二十年（公元前520年）二月己丑日南至，天文官梓慎也曾至觀臺上望氛（望氛即望氣，古代泛指觀天文、望云氣的活動）。

早期的天文臺除了觀測天象，還兼做氣象觀測，有時還是祭祀的場所。后來隨著天文工作的發(fā)展和祭祀活動的制度化，這才逐漸將兩者分開。祭祀和頒布時令等活動被轉(zhuǎn)移至明堂或者專門的社壇神廟，天文臺逐漸成為專門進行觀測的地方，隨著觀測水平的發(fā)展，臺上開始出現(xiàn)了各類儀器設(shè)備。

《魯班經(jīng)》“司天臺式”

西漢時，長安城郊筑有天文臺，最初叫清臺，后改稱靈臺，臺高十五仞（音rèn，古時八尺或七尺叫做一仞）。上有渾儀，銅表及相風(fēng)銅鳥等儀器，東漢遷都洛陽后此臺仍在使用。對此，古代地理書籍《三輔黃圖》記載有：“漢靈臺，在長安西北八里，漢始曰清臺，本為候者觀陰陽天文之變，更名靈臺。郭延生《述征記》曰：‘長安宮南有靈臺，高十五仞，上有渾儀，張衡所制，又有相風(fēng)、銅鳥，遇風(fēng)乃動……又有銅表，高八尺，長一丈三尺，廣尺二寸，題云太初四年（公元前101年）造’”。

東漢中元元年（56年），當(dāng)時都城洛陽的平昌門南直大道東西兩邊建有靈臺和明堂各一座。其中的靈臺屬太史令管轄，有一名靈臺丞主持工作，負(fù)責(zé)測侯日月星氣。對此，《東觀漢記》記載：“中元元年初，起明堂、靈臺、辟雍及北郊兆域”，《玉?！芬堵尻栍洝酚浻小捌讲T南直大道，東是明堂，道西是靈臺”

另據(jù)史料記載，這座靈臺應(yīng)是當(dāng)時全國最大的國家天文臺。自東漢建武中元元年開始，一直到曹魏和西晉時期，連續(xù)使用長達(dá)250年之久。東漢天文學(xué)家張衡（78-139年），先后兩次出任太史令，負(fù)責(zé)此臺的觀測工作?？上г撆_今已不存，1974年經(jīng)考古發(fā)掘，這座東漢靈臺的遺址在洛陽城南郊（今偃師縣境內(nèi)）被發(fā)現(xiàn)。

東漢靈臺遺址

考古發(fā)現(xiàn)這座靈臺的臺體全部由夯土筑成，臺基長寬各約50米，地面以上部分，因年代久遠(yuǎn)，已坍塌為一橢圓形的平面。靈臺的四周有上下兩層平臺，均有建筑遺跡。其中，第二層平臺比第一層回廊高出約1.8米，其南北寬約8.5米，四面各有五間建筑，每面總長約27米，每間面闊約5.5米，可見建筑總體規(guī)模之大。據(jù)記載：此靈臺共十二門。東漢章帝元和二年（85年）首制十二門詩，各以其月祀而奏之，靈帝熹平四年（175年）正月，又撰十二門新詩，予樂官習(xí)誦。東漢班固（32-92年）亦有《靈臺詩》：

乃經(jīng)靈臺，靈臺既崇。

帝勤時登，爰考休征。

三光宣精，五行布序。

習(xí)習(xí)祥風(fēng)，祁祁甘雨。

百谷蓁蓁[zhēn]，庶草蕃廡[wǔ]。

屢惟豐年，于皇樂胥。

東漢以后，中國陷于長期分裂的局面，許多割據(jù)政權(quán)雖也設(shè)有自己的天文臺，如前趙在長安，北魏在大同，劉宋在建康（今南京）均建有天文臺，但規(guī)模一般比較有限。此外，有些王朝不但在首都設(shè)立天文臺，還在皇宮內(nèi)院設(shè)有相同設(shè)施，由宮內(nèi)人員掌管，這樣就可以與宮外之天文臺相互比較，以防虛報瞞報。

例如，晉咸康年間（335-342年），東晉初期的后趙在襄國與鄴兩地大興土木，建有內(nèi)靈臺?！稌x書》記有：“又起靈風(fēng)臺九殿于顯陽殿后, 選士庶之女以充之。后庭服綺、玩珍奇者萬余人, 內(nèi)置女官十有八等, 教宮人星占及馬步射。置女太史于靈臺, 仰觀災(zāi)祥, 以考外太史之虛實”?？梢?，這座宮內(nèi)靈臺由女太史負(fù)責(zé)，為的是與宮外的靈臺相對應(yīng)，以考驗天象觀測之虛實。此外，當(dāng)時還下令“禁郡國不得私學(xué)星讖，敢有犯者誅”，防止泄露天機。

隋代的天文臺，雖然當(dāng)時沒有正式記錄，但從后世史料可知，亦有觀臺和靈臺。如《隋書·天文志》記有“史臣于觀臺訪渾儀，見元魏太史令晁崇所造者，以鐵為之……隋開皇三年（583年）新都落成，以置諸觀臺之上。大唐因而用焉”，另有“今按自開皇以后，天下一統(tǒng),靈臺以后魏鐵渾天儀，觀七曜盈縮，以蓋圖列星座，分黃赤二道距二十八宿分度，而莫有更為渾象者矣?！笨梢姡?dāng)時的天文臺已經(jīng)普遍裝備有渾儀和渾象等天文儀器。

唐朝在經(jīng)歷了“貞觀之治”和“開元之治”后，國家極為繁榮。在天文機構(gòu)的設(shè)立上也是規(guī)模相當(dāng)宏大，比起漢朝有過之而無不及。由于人員建制分工明確，天文觀測和研究活動興旺，使得唐代的天文人才輩出。如唐初太常博士呂才（606-665年）制作有四級補償式浮箭漏刻。開元年間，一行（683-727年）和南宮說[yuè] 等人還進行了一次史無前例的天文大地測量活動，在全國十余個地方立表測景，并以覆矩測定各地的北極出地高度。

《六經(jīng)圖考》中的“呂才漏刻”

唐代的天文機構(gòu)名稱曾多次更改，大致有：太史監(jiān)、太史局、渾天監(jiān)（渾儀監(jiān)）和司天臺等幾種。至盛唐時期，長安就有數(shù)座天文臺同時工作，東部洛陽亦有仰觀臺，而皇宮內(nèi)也設(shè)立了宮內(nèi)天文臺。在這些天文臺中，占候者日夜測候，觀察唯勤。

白居易有詩《司天臺》云：

司天臺，仰觀俯察天下際。

羲和死來職事廢，官不求賢空取藝。

昔聞西漢元成間，上陵下替謫見天。
北辰微闇少光色，四星煌煌如火赤。
耀芒動角射三臺，上臺半滅中臺坼。
是時非無太史官，眼見心知不敢言。
明朝趨入明光殿，唯奏慶云壽星見。
天文時變兩如斯，九重天子不得知。
不得知，安用臺高百尺為？

白居易指出，天文星象預(yù)示著政事的變化。西漢元帝和成帝年間，帝王昏庸懦弱，均可從天象中得知。在此詩中，他引古以儆今，告誡主管觀測天象的官員，要把天象如實反饋給天子，以便了解到執(zhí)政的得與失。當(dāng)然，從“安用臺高百尺為”的詩句，也能反映出唐代天文臺規(guī)模之大。

不過，如今這些文獻記載的唐代天文臺皆已不存，目前只有南宮說在相傳周公測景之地陽城（今河南省登封）所立的紀(jì)念性石表“周公測景臺”，至今仍然樹立在那里。

河南省登封“周公測景臺”

唐朝對天文觀測的管理也非常嚴(yán)格，注重相關(guān)“保密”工作。如天寶十三年（754年）曾下令太史局官員除朔望上朝外，非別有公事，一律不須入朝。文宗開成五年（840年）十二月則有敕示：“司天臺占候災(zāi)祥，理宜秘密。如聞近日監(jiān)司官吏及所由等，多與朝官并雜色人交游，既乖慎守，須明制約。自今以后，監(jiān)司官吏并不得更與朝官及諸色人等交通往來，仍委御史臺訪察?！?/p>

宋代經(jīng)濟發(fā)展極為繁榮，對于天文觀測很是重視，朝廷投入頗多人力和財力，尤其是北宋時期，據(jù)統(tǒng)計當(dāng)時在天文方面的投入占到總收入的千分之一左右。這樣的比例在古代歷朝中是最高的，在今天看來更是難以想象。北宋在汴京（今河南開封）先后建立了四個天文臺。其中最主要的是司天監(jiān)的岳臺和禁城內(nèi)翰林天文院的候臺，兩個天文臺的儀器設(shè)備是一樣的，可以分別利用觀測結(jié)果互相比較查驗。此外，當(dāng)時還有一個渾儀漏刻測驗所，專門校驗渾儀和漏刻，還有一個叫合臺的。四座天文臺中還各有大渾儀，皆為精密的觀測儀器，且每座用銅約二萬斤，這些都反映出北宋天文觀測已經(jīng)發(fā)展到了很高的水平。

與官方的巨大投入不同，北宋對民間人士研究天文則有嚴(yán)格控制，對于部分有真才實學(xué)者通常會酌情選入司天臺任職，其余私自窺天或占驗者則論罪處罰。按《宋史》記載：“太宗之世,召天下伎術(shù)有能明天文者,試隸司天臺; 匿不以聞?wù)? 罪論死”，太平興國二年（977年）冬又下令：“十二月丁巳朔,試諸州所送天文術(shù)士,隸司天臺,無取者黥配海島。”與此類似的政策，在后來的元明時期也一直沿用，如明代洪武年間曾“命禮部選天下陰陽官子孫，年十二以上二十五以下，質(zhì)羙而讀書者，赴京習(xí)天文推步之術(shù)”，對于私學(xué)天文歷法者則有歷禁“習(xí)歷者遣戍，造歷者殊死”。

到了南宋時期，國力式微，天文臺的規(guī)模和儀器數(shù)量已不如北宋，但亦有所建樹。據(jù)《宋史·天文志》記載：“紹興十四年（1144年），乃命宰臣秦檜提舉鑄渾儀，而以內(nèi)侍邵諤專領(lǐng)其事，久而儀成；三十二年，始出其二置太史局。而高宗先自為一儀置諸宮中，以測天象，其制差小，而邵諤所鑄蓋祖是焉，后在鐘鼓院者是也。清臺之儀，后其一在秘書省?！薄队窈！芬噍d：“慶元四年（1198年）七月，秘書省筑渾儀臺，高二丈一尺?！?/p>

秦九韶《數(shù)書九章》“清臺圖”

遼代的天文臺有候臺，但史籍記載不詳，具體規(guī)模和形式今已無從考證，可能比較簡陋。相比遼代，金代在文化和科技方面略有進步，天文機構(gòu)也更為完備，在占領(lǐng)北方之后，金沿襲宋之舊制，立太史局，設(shè)有候臺。據(jù)記載，北宋靖康年間，金軍攻陷開封，將汴京的天文儀器移至中都太史局候臺?？梢哉f，在北京設(shè)立大型觀象臺，就是從金代開始的。但因史料缺乏，無法確切得知其候臺具體位置，有史家考證認(rèn)為可能在今北京市白云觀附近。

元朝初年，朝廷曾將金朝的天文儀器稍作修補用于觀測，但因年代太久，且很多為宋代汴京舊儀，精確難以達(dá)到要求，即“開封府先朝遺留天文儀器甚多，然無一足裨實用?！庇谑牵猎辏?276年）由郭守敬（1231-1316年）設(shè)計制造了許多新制儀器，至元十六年（1279年）安裝于剛建成的元大都（今北京）的天文臺之上。這座天文臺也是元代天文機構(gòu)太史院的辦公所在地，當(dāng)時的學(xué)者楊桓著有《太史院銘》，對其建筑布置有詳細(xì)的記載。

元朝地域?qū)拸V，和唐朝一樣，曾開展過全國范圍的天文大地測量，選取有二十七個地點，比唐朝的規(guī)模更大。其中，在陽城還建造了一座永久性的觀象臺，設(shè)立于唐南宮說所立“周公測景臺”之北。該觀象臺高四十多尺，建筑自身即作為四丈高表的一部分。到了明代，這里被稱為觀星臺，至今仍屹立在登封縣境內(nèi)，作為“登封觀星臺”而被世人所熟知。

康熙《登封縣志》“測景臺圖”

在大都和陽城建立天文臺之前，至元八年（1271年），元世祖忽必烈還曾在當(dāng)時的上都（今內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟正藍(lán)旗）建造有回回司天臺，以西域人扎馬魯丁為領(lǐng)導(dǎo)，使用西域儀象進行天文觀測活動。

明初定都南京，太祖朱元璋在南京設(shè)立漢人和回回欽天監(jiān)，下令筑欽天監(jiān)觀星臺于雞鳴山，回回欽天監(jiān)之觀星臺于雨花臺。朱元璋甚至還有親自觀測天象的習(xí)慣，有時竟然達(dá)到癡迷的程度，如《明太祖實錄》記載：“聯(lián)自即位以來, 常以勤勵自勉。未旦即臨朝, 哺時而后還宮。夜臥不能安席，披衣而起，或仰觀天象，見一星失次，即為憂惕，或量度民事，有當(dāng)速行者，即次第筆記，待旦發(fā)遣”，此外朱元璋還提及自己“每夕膳后自于禁中露坐, 玩索天象, 有達(dá)旦不寐者。蓋上兼善推測, 于天心無不洞然也”。

《金陵梵剎志》明代雞鳴寺觀象臺

永樂十九年（1421年），明成祖朱棣遷都北京，忙于營建故宮等宮廷建筑，無暇興建天文臺，也并沒有直接將南京的天文儀器運至北京，只得在齊化門（后改為朝陽門）附近城墻上進行觀測。至永樂二十二年（1424年），建立內(nèi)靈臺，但仍沒有大儀器可以施用。

直到明英宗正統(tǒng)二年（1437年），行在欽天監(jiān)正皇甫仲和奏稱：“南京觀象臺設(shè)渾天儀、簡儀、圭表，以窺測七政行度。而北京乃止于齊化門城上觀測，未有儀象。乞令本監(jiān)官往南京，用木做造，挈赴北京，以較驗北極出地高下，然后用銅別鑄，庶幾占測有憑。”此建議隨即得到批準(zhǔn)。正統(tǒng)四年（1439年），在北京造銅渾天儀和簡儀等儀器。正統(tǒng)七年（1442年）又動工建成觀象臺，將各儀器陳列于臺上，即現(xiàn)今的北京建國門古觀象臺。隨后又在臺下建晷影堂等建筑，使得觀象臺初具如今所見之規(guī)模。

到了清代，清廷又對明代觀象臺上的儀器進行了徹底的改造，所有明代儀器皆于康熙年間被挪至臺下，臺上的觀測儀器則都被替換成新制的西式天文儀器。北京觀象臺從明正統(tǒng)初年到1929年止，先后從事天文觀測近五百年，也成為中國歷史上連續(xù)觀測最悠久的天文臺。