中國古代的星象系統
壹、中國古代的「三垣」星象系統是什麼？
中國古代的星空之星象獨特概念發展，概括地來說， 是由天極 (意指「北極」) 附近的「恆顯區 」
劃分成中央代表天帝所在的「紫微垣 」、 「兩儀 」代表環繞天帝運行的「太微垣 」與「天市垣 」，統稱「三垣 」。
點擊看大圖 : 總攝三垣的古星總圖
接著有蒼龍、白虎、朱雀、玄武等「四象 」的出現，將黃道帶分成 4 區， 最後細分成了黃道帶「 二十八宿 」的系統。
上圖仿自南宋「蘇州石刻天文圖 」的北極圈內就是 「紫微垣 」， 上圖左側是「天市垣 」所在， 而上圖下方區域是「太微垣 」。
三垣 ，就是天極附近的 紫微垣 ，居於北天中央的位置 (示意天帝為眾星所拱)， 故稱「中宮」、或「紫宮」；
太微垣 在 紫微垣 的東北角，它下臨 翼 、 軫 、 角 、 亢 4 宿， 上接 北斗七星 ；
天市垣 下臨 房 、 心 、 尾 、 箕 4 宿， 上接 織女 、 七公 等星， 它與 太微垣 中間隔著 大角 與 左右攝提 等星。
三垣 各有左右垣牆為界。
貳、中國古代的「二十八宿」星象系統是什麼？
28 宿 系統有如刀切般，從天極 (意指「 北極 」) 向南呈輻射狀劃分成不等分的 28 區塊星空區域。
中國古代天文學家為了比較 日 、 月 、(金、木、水、火、土) 五星的運動而選擇鄰近 天赤道 附近的星象，
劃分成 28 個不同大小的部分，每一部分就叫作一「 宿 」，作為觀測時的標誌。
我國古代就是依據每宿星象的出沒和中天（位於頭頂時）的時刻來判斷季節， 甚至在編製的曆法中劃分 24 節氣 ，
和推算 日 、 月 、 (金、木、水、火、土) 五星位置 的標準。
法國天文學家德爾普指出， 28 宿 的星區劃分已明確地預示了今日劃分星空區域的精密方法。
依據《呂氏春秋》所記載 28 宿建構形成的初期目的，是為了觀測月亮的周期運動。
28 宿的選取由於古代是憑肉眼直接觀測，為了測定天體的明確位置，
所以都必需在各宿中選取一顆較明亮的星作為測量的標準， 這顆被選定的星稱之為「 距星 」。
由西向東相鄰兩宿的距星「 赤經差 」， 稱為此宿（位處西側者）的「赤道距度」（簡稱為距度）。
在赤道座標系中，天體的位置是用「 去極度 」 和「 入宿度 」來表示。 天體和赤道的角距離叫作「 赤緯 」，
所謂的去極度是指天體與北極的角度， 相當於現代的「90 度減去緯度」。
而入宿度是指該天體與它西側相鄰的距星的赤經差， 所以我國古代的赤道座標系統的赤經起算點不是一個而是 28 個。
點擊看大圖 : 二十八星宿圖
參、中國古代的「 恆星的中文名字 」是怎樣制定的？
中國古代的星象系統隨著歷史的演進，無論是 三垣 或是 28 宿 以及附近星座的歸屬關係也有所不同， 28 顆 「距星」 也個別調整過，
但就整個系統來說，則一直仍算是歷代相承的。 中國古代的星象系統中恆星的名字，都是以皇權統治機構來命名，俗稱「星官」。
隋唐以後，中國星官名多以 丹元子 所撰《步天歌》為標準，一直傳到清代。
而明末清初，隨著歐洲傳教士東來，西方天文學刊物也流入中國，並對傳統星象有所影響，
而且經由傳教士們的參與改曆、編算星表和中西方恆星的對照與認證。 所以如今，我們所沿用的恆星中名，主要就是以清代的星表為依據的。
中國古代的星象做法是將若干顆相近的恆星想像聯在一起，組成「星官」。
很多人誤以為古中國天文中的「星官」 與西方的「 星座 (Constellations)」視為相同之物， 以為兩者只是名稱和劃分區域的不同而已，
其實這是極大的誤解。 古代中國的「星官」 與西方的「星座」是兩種不同的概念。
「星官」只是針對一組恆星的稱呼，而不是針對一片星空天域的稱呼； 而西方的「星座」則是指一片天域'且有明確的邊界。
有些情況下，一個「星官」只有一顆恆星 (這可視為一組的特例)。
在星圖上恆星的標示方面， 中國古代的星象系統裡的「星官」無論明亮程度、或視覺的大小都 以相同的大小來標示 。
這點作法大不相同於西方星圖上以目視星等的明亮程度用大小來表示，
現代星圖上 較亮者則以較大點 表現， 反之，視覺較暗的星以較小點表示。
另外，西方星圖將全星空劃分成 88 個不重疊的區塊， 而各個區塊都加以「 星座 (Constellations)」命名。
但在中國古代的星象系統中，有些依據亮星的排列形狀，
冠予神話故事中的人物、官位名稱、動物、或器具等名稱， 偁之為「 星宿 」。
因此，星宿的名稱僅在北半球能見到的星座內才有相對照的恆星；
到了明末徐光啟在編《崇禎曆書》時，才又依據西方星表，加入古代中國所缺的 23 個近南極星官。
而且星宿所提及的範圍， 除了連線的知名數顆亮星外，還包括附近的幾顆較暗的恆星；
不過，仍沒有西方以範圍來訂定星座的概念。
肆、中國古代的「天球座標系統」是怎樣制定的？
為了用以標示天體在觀測上的方位，中國在古代很久之前就依據觀測天體的需要，
分別建置出以觀看太陽為主的 黃道座標系統 、 以觀看月球運行為主的 白道座標系統 、
以觀看者所在地之地平和天頂為主的 地平座標系統 和 以觀看恆星繞者天極 (意指「 北極 」) 運行為主的 赤道座標系統 等 天球 系統。
這些系統在中國古代觀測儀器「渾儀 」上都呈現。
直到元代郭守敬對於在使用傳統的渾儀觀測時， 感到渾儀的環圈過於繁複，
相互遮擋了不少天區且妨礙觀測等缺失，因而產的生了要簡化渾儀的想法。
於至元 13 年 (公元 1276 年)郭守敬分析研究了渾儀上每一道環的作用和相互之間的關係，
毅然進行革命性改革，去掉那些不必要的和作支架用的圓環，取消了渾儀中的白、黃道環；
並把保留的圓環從層層套圈中分離出來，使渾儀用來測量不同座標的圓環分開， 而後組成為兩個互相獨立、結構簡單的赤道裝置(赤道經緯儀) 和地平裝置， 另增加立運儀而創構成
「 簡儀 」。
上圖照片是現正在國立自然博物館展出實體大小的簡儀。
簡儀的創製，是我國儀器製造史上的一次創舉；
不但是世界科學發展史上的珍貴例證，
也是現代天文望遠鏡的先驅 (歐洲在 16 世紀末 1598 年丹麥才使用天文望遠鏡)。
它獨立之赤道裝置，是近代許多測量儀器構造的鼻祖；
正是現代天文學主要進步之一的「赤道儀」 。
中國古代以 太陽的回歸周年 視運動為尺度標準，
分周天為 365.25 度 ，這一分度標準一直沿用到明末清初。
其次，中國古代以 28 顆標準星 (俗稱「距星」) 的赤經劃分天區，
每個天區的寬度大不相等、也不採用連續計度的方法，
但 28 宿距度的總合為 365.25 度 。
由西向東相鄰兩宿的距星「 赤經差 」，
稱為此宿（位處西側者）的「赤道距度」（簡稱為距度）。
在赤道座標系中，天體的位置是用「 去極度 」 和「 入宿度 」來表示。
天體和赤道的角距離叫作「 赤緯 」， 所謂的去極度是指天體與北極的角度，
相當於現代的「90 度減去緯度」。
而入宿度是指該天體與它西側相鄰的距星的赤經差，
所以我國古代的赤道座標系統的赤經起算點不是一個而是 28 個。
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候風地震儀 |
天體儀 |
陸、 中國古代的星官
文字來源節錄：http://aeea.nmns.edu.tw/aeea/contents_list/star_sign.html
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北京古觀象臺 (圖左)
北京古觀象臺，位於北京市建國門立交橋西南角， 始建于明朝正統年間（約西元1442年左右），是世界上古老的天文臺之一。
它以建築完整、儀器精美、 歷史悠久和在東西方文化交流中的獨特地位而聞名於世。
赤道經緯儀是清朝製造的八件大型銅鑄天文儀器之一，也是我國重要的古天文觀測儀器。 1673年製成，重達2720千克，至今仍完好地保存在北京古觀象臺的觀測平臺上。
整個觀測部分由三個大環和一根軸承組成。 最外面的大環叫做“子午環”，呈正南北方向豎立著，兩面有刻度盤。 中間的圓環呈南高北低，與天赤道平行，因此，叫做“赤道環”。 環面上均勻地刻有24個大格，代表24小時，
每個大格再分成4個小格，代表15分鐘， 在赤道環面的中心垂直地豎立著一根軸承，叫做“極軸”， 與子午環相連，朝上的一點指向北天極，朝下的一點指向南天極， 並由南極伸出的兩個象限弧支撐著。 裏面的圓環叫做“赤經環”，還可以繞極軸旋轉。
整個觀測部分鑲嵌在一個半圓雲座內，由一條南北正立、昂首修尾的蒼龍托起， 龍的四隻利爪分別抓住下面十字交梁的一端，每端都裝有調整儀器水準的螺栓。
該儀器主要用於測量恒星以及太陽、月球、行星等天體的位置。
紀限儀 (圖上)
紀限儀是清朝製造的八件大型銅鑄天文儀器之一，於1673年製成，重達802千克。 現存于北京古觀象臺的觀測平臺上。
紀限儀是專門用來測量天空中任意兩顆星星之間距離的古儀， 其基本觀測方法是測量以兩顆待測星到觀測者的兩條視線所張的角度。在天文學上，這一角度叫做“天體角距離”。
紀限儀的主體是一段60度的弧面，弧面半徑約兩米，上面飾有精細的對稱型花紋，以弧邊中央點為零度，向左右兩邊各刻30度。 從零度點到弧面頂點預設一根銅竿，整個弧面固定在銅竿上，並能上下左右轉動。 銅竿後面的圓柱與銅竿上的橫軸相連，穩穩地插入一米高的游龍底座內。 在銅竿的上端還有一根橫軸，掛有窺尺和遊表，貼附在弧面上。
實際觀測時，將弧面與兩顆待測星移動到同一平面上，一人用窺尺對準一顆待測星， 另一人用遊表對準另一顆待測星，窺尺和遊表兩者所指出的弧邊刻度差，就是這兩顆待測星之間的角距離。
地平經緯儀 (圖左)
制於康熙52年－54年（西元1713－1715年）， 由來華的耶穌會傳教士德國人紀理安負責督造。
儀重7368千克，儀寬1.8米，儀高4.125米.主要由地平圈、 象限環、立柱、窺鏡四部分構成。
功用主要是用於測量天體的地平座標。
此儀集地平經儀和象限儀的構造與作用於一體,
所不同的是,將象限弧向上,遊表不用夾縫方法, 而採用遊表兩端各開一窺孔的方法, 裝飾上與前兩架儀器有所不同,
它是古觀象臺唯一採用西方文藝復興時期 法國式藝術裝飾的天文儀器.使用時減少了由於兩架儀器測量所帶來的誤差.
1900年,該儀和其他四架儀器儀器被掠至法國駐華大使館內, 後迫於輿論壓力,於1902年歸還我國. 今天我們仍然可以清楚地看到侵略者留在擋風罩上的彈孔。
地平經儀 (圖上)
地平經儀是我國古代的一種天文觀測儀器。 重量達到811千克，西元1673年（清康熙十二年）製成， 現存于北京古觀象臺。
地平經儀主要用於測量天體的地平方位角。其底座是副十字交梁，交梁上有三條屈身直立的蒼龍和一條銅柱， 作為四個柱腳托著一個直徑兩米多的大銅圈，銅圈平行於地平面，叫做“地平圈”。 圈面按東西和南北正相交成兩條直線，將地平圈分割成東南、西南、西北和東北四個方位，以正南和正北為零度，分別向東、西刻劃度數。
在正東和正西兩點各豎一柱，兩條升龍盤柱而上，大約在一米半處相向合攏，在中心部分兩龍各伸出一爪，友好地捧著火球。 再從地平圈中心垂直地豎起一根正方形的空心立表，並且和火球相連，立表上指天頂，下連底座中心的固定立柱。 在立表的下端有一根橫表，平躺在地平圈上，可以帶動立表旋轉，橫表的兩端各有一根直線和立表頂端相連。
實際觀測時，轉動橫表，將待測星置於立表的空心處，與橫表兩端的直線構成同一平面時， 就可以從橫表所指的刻度盤上讀出待測天體的方位角。
黃道經緯儀
黃道經緯儀是清朝製造的八件大型銅鑄天文儀器之一， 也是我國重要的古天文觀測儀器。
1673年製成，重達2752千克，至今仍完好地保存在北京古觀象臺的觀測平臺上。
黃道經緯儀的外層是南北向正立的“子午圈”， 子午圈內的一個大圈叫做“極至圈”， 用鋼軸契合在子午圈的兩個極點上，因此，叫做“黃道經緯儀”。
在極至圈內，套著一個斜躺著的大圈，這個大圈平行於地球繞太陽旋轉的黃道， 叫做“黃道圈”。
黃道圈上刻有度數和黃道十二宮的圖案，是黃道經緯儀的基本大圈。
有一根垂直于黃道圈面的鋼軸聯接黃道南、北兩極。 最裏面的一個圓環叫做“黃道經圈”，與黃道南、北兩極相連，並且可以繞鋼軸旋轉， 圈上也刻有度數。
在觀測天體時，可根據黃道圈和黃道經圈的刻度來定出太陽和行星的位置。 整個儀器的觀測部分放置在一個半圓雲座內， 由兩條背向而立的蒼龍托起，蒼龍的爪子緊緊抓住雕有雲紋斜交的十字交梁上。
天體儀 (圖右)
天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用於演示天象的儀器。
我國古人很早就會製造這種儀器，它可以用來直觀、 形象地瞭解日、月、星辰的相互位置和運動規律， 可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。
北京古觀象臺上安置的天體儀（如圖右）， 是我國現存最早的天體儀，制於清康熙年間，重3850公斤。
天體儀的主要組成部分是一個空心銅球， 球面上刻有縱橫交錯的網格，用於量度天體的具體位置； 球面上凸出的小圓點代表天上的亮星， 它們嚴格地按照亮星之間的相互位置標刻。
天體儀的下角 (圖左)
整個銅球可以繞一根金屬軸轉動， 轉動一周代表一個晝夜，球面與金屬軸相交於兩點： 北天極和南天極。
兩個極點的指尖，固定在一個南北正立著的大圓環上， 大圓環垂直地嵌入水準大圈的兩個缺口內，
下面四根雕有龍頭的立柱支撐著水準大圈， 托著整個天體儀。利用渾象，無論是白天還是陰天的夜晚， 人們都可以隨時瞭解當時應該出現在天空的星空圖案。
璣衡撫辰儀 (圖右)
璣衡撫辰儀是清代製造的八件大型銅鑄天文儀器之一， 也是我國古代重要的天文觀測儀器。 于1744年製成，重達五噸，這台具有中華民族特色、 精細製造的古儀，至今仍完好地保存在北京古觀象臺的觀測平臺上。
璣衡撫辰儀觀測部分的外層是一根南北正立著的“子午雙圈”， 雙圈用銅枕固定著，其空隙的中線為子午正線， 在雙圈內有兩個並排著的圓環，叫做“赤道圈”，
外面的赤道圈固定在子午雙圈上，東西各有龍柱相托， 裏面的赤道圈連接在極至圈上，且可以沿赤道面移動， 因此，又叫“遊動赤道圈”。
最裏面的一個圓環叫做“赤經圈”，由環內的一根空心銅軸連接在子午雙圈的兩個極點上，赤經圈可以繞銅軸旋轉。 在空心銅軸中間還有一根窺管，前端圓孔內有十字絲裝置，起到提高觀測精度的作用。 整個觀測部分由雕工精細的雲座和龍柱托起。
這架由青銅澆鑄成的古儀，設計巧妙，製造精美、細膩，幾條游龍栩栩如生，氣魄宏偉，令人歎為觀止，不愧為我國古代天文文物中的瑰寶。
渾 儀 (圖上)
“渾儀”是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。 古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃， 人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”。
最初，渾儀的結構很簡單，只有三個圓環和一根金屬軸。最外面的那個圓環固定在正南北方向上，叫做“子午環”； 中間固定著的圓環平行於地球赤道面，叫做“赤道環”；最裏面的圓環可以繞金屬軸旋轉，叫做“赤經環”； 赤經環與金屬軸相交於兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。 在赤經環面上裝著一根望筒，可以繞赤經環中心轉動，用望筒對準某顆星星， 然後，根據赤道環和赤經環上的刻度來確定該星在天空中的位置。
後來，古人為了便於觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內又添置了幾個圓環，也就是說環內再套環， 使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。
象限儀 (圖上)
象限儀的下端是一根方形橫樑和一對十字底座，在兩個十字底座的交叉點上，各豎起一根高三米多的圓柱， 兩邊均有一條龍扶持，起到裝飾和加固雙重作用。兩根圓柱支撐著一根雕有雲紋圖案的橫樑， 一根可以旋轉的立軸連接在上下兩梁的中間，固定著整個扇形的象限環。 象限環內雕有騰雲駕霧的巨龍，既增添了儀器的生氣，又起著平衡作用； 象限環的橫邊呈水準狀，並且與立邊垂直，在兩邊的交叉點處掛有一根遊表，貼附在象限環面上。 實際觀測時，轉動象限環，將遊表對準待測星，觀看遊表所指的弧面上的刻度，就可以知道這顆待測星的地平高度。
日 冕
1955年複製。1991年維修時，仿故宮太和殿前左側日冕進行復原，製作安裝了丟失的四根立柱。 該儀主要是利用表影的方位變化來測定地方真太陽時。
圭 表
圭表是我國古代度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。 很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規律。 於是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”； 用一把尺子測量表影的長度和方向，則可知道時辰。 後來，發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板製成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連著表基， 另一頭則伸向正北方向，這把用石板製成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人就能直接讀出表影的長度值。
經過長期觀測，古人不僅瞭解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內夏至日的正午，烈日高照，表影最短； 冬至日的正午，煦陽斜射，表影則最長。於是，古人就以正午時的表影長度來確定節氣和一年的長度。 譬如，連續兩次測得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數，就是一年的時間長度， 難怪我國古人早就知道一年等於365天多的數值。
方案 （圖下）
郭守敬（1231-1316），字若思，順德邢臺（今河北邢臺）人，元朝天文學家、水利學家、數學家和儀錶製造家。 郭守敬和王恂、許衡等人，共同編制出我國古代最先進、施行最久的曆法《授時曆》。 為了編曆，他創制和改進了簡儀、高表、候極儀、渾天象、仰儀、立運儀、景符、窺幾等十幾件天文儀器儀錶； 還在全國各地設立二十七個觀測站，進行了大規模的“四海測量”，測出的北極出地高度平均誤差只有0.35； 新測二十八宿距度，平均誤差還不到5'；測定了黃赤交角新值，誤差僅1'多；取回歸年長度為365.2425日， 與現今通行的西曆值完全一致。 為紀念郭守敬的功績，人們將月球背面的一環形山命名為“郭守敬環形山”，將小行星2012命名為“郭守敬小行星”。
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赤道經緯儀
