第八十九章天文学第一节珍贵的天象记录宋代很重视天象观测，为了避免天文观测人员谎报、漏报、错报天象，同时也为了提高司天监人员的责任心，除司天监外，还在皇宫内再设天文院，也进行天象观测，并于次日清晨用以核对司天监的报告。于是司天监与天文院两边的天文观测人员都不敢懈怠，故天象记录多而详细，有些记录具有重要的科学价值。

　　1006 年在豺狼座爆发了一颗超新星，据研究，这颗星最亮的时候达到—9.5 等，即当时的亮度约相当于满月亮度的十分之一。这次爆发所留下的遗迹是一个射电源，仍为现代天文学家所关注。关于这颗超新星的爆发，宋代留下了较详细的记录。如《宋史·天文志》载：“景德三年（1006）四月戊寅，周伯星见，出氐南骑官西一度，状如半月，有芒角，煌煌然可以鉴物，历库楼东。八月，随天轮入浊。十一月复见在氐。自是，常以十一月辰见东方，八月西南入浊。”《宋会要辑稿·瑞异一》载：“（景德三年）五月一日，司天监言：先四月二日夜初更，见大星，色黄，出库楼东、骑官西，渐渐光明，测在氐三度。”

　　另一颗超新星更为著名，就是1054 年爆发的天关客星。《宋史·天文志》记录是：“至和元年五月己丑，（客星）出天关东南，可数寸，岁余稍没。”《宋会要辑稿·瑞异一》记录是：宋仁宗至和元年（1054）七月二十二日，“守将作监致仕杨惟德言：伏睹客星出见，其星上微有光彩，黄色。”同书记宋仁宗嘉祐元年（1056）三月，“司天监言：客星没，客去之兆也。初，至和元年（1054）五月晨出东方，守天关。昼见如太白，芒角四出，色赤白，凡见二十三日。”现代天文工作者根据这些历史记载和当前这颗超新星遗迹的状态，确定了这颗超新星的类型。他们从所记载的星的位置，最大亮度，从最亮到看不见所经历的时间，分析出它的爆发机制和爆发后的演化。现在已知，天关客星的遗迹是一个美丽的蟹状星云，星云中还有一颗中子星。它是一个强射电源，有强x 射线辐射、γ射线辐射和红外辐射等。这些都引起现代天体物理学家的极大兴趣。

　　沈括有一条天象记载也受到现代科学家的高度评价。《梦溪笔谈》所记载的是宋英宗治平元年（1064）的一次陨石降落：“常州日禺时，天有大声如雷，乃一大星几如月，见于东南。少时而又震一声，移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中。远近皆见，火光赫然照天，许氏藩篱皆为所焚。是时火息，视地中只有一窍，如杯大，极深，下视之，星在其中荧荧然，良久渐暗，尚热不可近。又久之，发其窍，深三尺余，乃得一圆石，犹热，其大如拳，一头微锐，色如铁，重亦如之。”短短不到200 字，将陨石降落的整个过程写了出来，对声、光、色、温、地点、过程、形状、重量、密度和降落时间等作了全面详细的描述。

　　第二节天文仪器的制造宋代制造过许多大型的天文仪器。如宋太宗太平兴国四年（979）正月，来自四川的民间天文学家张思训设计并于次年制成一台水转浑象，通称“太平浑仪”，起楼高一丈有余。这台浑象改水力推动为水银推动，以解决冬天因水流凝冻迟涩而影响仪器运转速度的问题。与浑象运转联动的报时装置，胜过东汉张衡及后来的一些同类仪器，小木人也增加到十多个。《宋史·天文志》载：“七值神左摇铃、右扣钟、中击鼓，以定刻数。每一昼夜，周而复始。又以木为十二神，各值一时，至其时，则自执辰牌，循环而出，随刻数以定昼夜长短”。七值神即七曜值日，实际上，这是一个带有日历显示的时钟，是采用星期制的报日和报时装置。其中由金、木、水、火、土加日、月表示七值周期，以金曜日为七值周期之首。这种记日制度，早在唐代《符天历》和五代时期的《调元历》中已经使用，宋代建隆四年（963）起行用的《应天历》中，也有七值内容。此外，在一天之内又分十二辰，由十二神轮流出现报出时辰，而时初、时正和刻数则分别由铃、钟、鼓声报出。张思训的仪器继承和发展了唐代一行和梁令瓒的成果，并对后来的仪象设计产生了一定的影响。他也因创制仪器有功而升任司天浑仪丞。

　　宋太宗至道元年（995），天文学家韩显符制成一台供观测用的铜浑仪，通称“至道铜候仪”。大中祥符三年（1010）他再造一台相类似的浑仪，专门用于司天台培养观测生的教学。此外，皇祐三年（1051）舒易简、于渊、周琮等人制成黄道浑仪；熙宁三年（1070）沈括、皇甫愈等人制成熙宁浑仪。这些仪器每台用铜量都在两万斤左右，各自有一些新的创造。如皇祐浑仪，它的时间分划一改在地平环上刻度的旧制，而改刻在固定的赤道环上，正确反映了天体位置随时间变化的规律。熙宁浑仪简化结构，从计算上去解决月亮在白道上的位置，将浑仪上的白道环取消，使用方便，而且提高了测量的精度。

　　天体周而复始不断地在天穹运动，不同时刻它们的位置不同，因此，在使用浑仪观测天体时，相应地也要有良好的计时仪器，客观需要提出了提高漏刻精度的要求。天圣八年（1030）燕肃发明莲花漏，在多级漏壶（上匮和下匮）的最后一级漏壶（下匮）上部开孔（分水孔），使壶中的水位恒定地保持在孔下，多余的水由孔经注水筒（竹注筒）流入减水盎。由于末级漏壶水位恒定，所以漏水均匀，提高了计时精度。皇祐初期，舒易简、于渊、周琮等人又在莲花漏的基础上，再加一级恒定水位的平水壶，从而使漏刻的精度进一步提高。