陈久金：天体的度量系统
文/陈久金
中国人对于二十八宿之名都很熟悉，但具体问到二十八宿是干什么的，有什么用处，那就说不清楚了。即使说对了一部分，也不全面，或者只说次要的，却忘记了主要功用。事实上人们创立二十八宿就是为了研究天体运动的，当然同时包括研究月亮、太阳和五星的运动在内。这是因为，日月五星都在黄道附近运动。用科学的术语来说，创立了二十八宿，就是为研究日月五星的运动设立了一个参照物，就如在道路两旁给村镇命名一样。有了这些参照物——二十八宿星名，对天体的位置就可以做出相应的表示，如在某星宿处，在某星宿的右上方、左下方、正前方等等。
但是，正如前面所述，给黄道带这些星座的分割和命名，首先是为了能顺利开展对月亮的研究，星座数都不是随意的，黄道带一周的星座数当为二十八或二十七，以便达到月亮一天运行一个星座的目的，故称二十八宿或二十八舍。同时为了实现这一目的，各星宿间的平均宽度，也应该是对等的。
在建立二十八宿系统之前，在黄道带首先建立起以民族图腾命名的四象体系，以对应于黄道带的四季星象。又为了使二十八宿合于恒星分野的观念，人们在给黄道带二十八宿星座命名时都不是随意的。它的大多数宿名都必须符合中国民族分布的实际状态。本书第二章对二十八宿星名含义的解释就证实了这一命名的规律。
随着天文学的发展，为了进一步从量上更准确地表述天体的方位，人们形成了用天球描述全天星座的观念，并用横竖两个方位建立坐标系的办法来表述天体的方位。描述天体的方位大致有三种，地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系，在中国古代，这三种坐标系都使用过，且有中国的显著特点。对这些特点仔细加以分析发现，中国天文坐标系是建立在二十八宿基础之上的。现对这三个坐标系分别介绍如下：
一、地平坐标系
这是人们最初形成的直观坐标观念。人们早就有了方位的观念，这就是以观测者为中心的外界的四面八方。在此基础上形成地平经度的概念，它广泛地使用在日晷测量和太阳出没运动的方位上。
方位角的产生已难考查，汉代时已使用十二地支表示方位，稍后即配以八干四维，形成二十四方位。四维用八卦中的艮、巽、坤、乾表示东北、东南、西南、西北四角。八干的分配是，甲乙介于正东卯前后，丙丁介于正南午前后，庚辛介于正西酉前后，壬癸介于正北子前后（见图4-1）。
图4-1 二十四方位图
地平坐标的另一个分量为地平纬度，中国古代通称地平高度。地平高度既可用度数表示，也可以用弧线的长度丈、尺、寸来表示。经考证，高一尺大致为一度（见图4-2）。
在很长一段时间内，地平坐标系并未得到普遍应用，也从未产生独立的地平仪。通常只在浑仪所附的地平环上才刻有地平经度。直到元代郭守敬创立简仪，仪中配有立运仪，人们才有了既能测量地平高度，又能测量地平经度的仪器。清代制造的八件天文仪器中，地平经纬仪也是这种仪器。
二、赤道坐标系
地球赤道平面延伸与天球相交的大圆称为天赤道。它的几何极称为天极。赤道坐标以天赤道为基圈，北天极为坐标系的极。过天极的大圆称为赤经圈。任何一个赤经圈与天赤道都相垂直。
赤道坐标系的主点是春分点，它是黄道对赤道的升交点。过天体赤经圈与天赤道交点与春分点之间所夹之大弧称为天体的赤经。
赤道坐标是近现代各国最常用的坐标。可是古代西方各国却习惯于使用黄道坐标，只有中国是例外。由于石氏星表中已有入宿度和去极度记载，故早在战国时代，中国天文学家就已发明了赤道坐标，并用以测定天体的坐标。
中国古代的赤道坐标系是一种特殊的坐标系，它是建立在二十八宿的基础之上的。黄道坐标系亦然。因此，没有二十八宿，就没有中国的赤道坐标系和黄道坐标系，也就没有中国的星表和星图。故二十八宿是中国天文学赖以建立和发展的基础。
中国古代赤道坐标是通过二十八宿中的各个距星来实现的。通过北极和相邻两距星大圆在赤道上交点间的夹角称为前一个星宿的距度。落在这两条赤经间的天体通过北极的大圆与赤道交点和距星之间的赤经差叫作入宿度，所测天体与北极的角距离便为去极度（见图4-3）。
三、黄道坐标系
中国古代亦有所谓黄道入宿度和黄道去极度的测量数据，它当是建立在黄道坐标基础之上的。经过前人研究，古代人所使用的并不是真正意义上的黄道浑仪，而只是在赤道浑仪的赤道环上附加一个黄道圈而已。
因此，所谓黄经差，实际只是二十八宿距星的赤经差在黄道上的投影。所谓某宿的黄道距度，就是通过本宿和下宿距星的两条赤经圈所夹的黄道弧长。这种黄道距度与以黄道为基本圈，以黄极为极点所得到的真正的黄经差是不相同的。故人们将利用这种方法测得的天体黄道度数，称之为“伪黄道度数”或“似黄道度数”（见图4-4）。
摘自《中国古代二十八宿》
青海人民出版社
