古人觀天
相傳在遠古時候,共工和顓頊兩人為了爭奪天下發(fā)生了爭戰(zhàn).共工失敗后,一氣之下跑到了大地的西北角,撞倒了那里的不周山.不周山原是八根擎天柱之一,撞倒之后,西北方的天就塌了,東南方的地也陷了下去.于是,天上的日月星辰都滑向西北方,地上的流水泥沙都流向了東南方.當古人對自然現(xiàn)象的成因不能理解時,他們往往會借助想象,創(chuàng)造出各種各樣的神話傳說,以表達他們對自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象的揣測.這則神話生動地反映了古人對于天地結構的推測.
天地到底是什么形狀,它們之間的位置關系如何,天地各有多大?從春秋戰(zhàn)國時期開始,人們就圍繞著這些問題爭論不休,參與討論的不僅有天文學家、哲學家,甚至連一些帝王,如梁武帝蕭衍、明太祖朱元璋等也加入了爭論的行列.漢代到魏晉南北朝是中國天文學飛速發(fā)展的時代,也是學術思想比較活躍的時代.在這段時期內,涌現(xiàn)了許多討論天地結構的學說,其中最重要的就是形成于漢代的蓋天說、渾天說和宣夜說.
蓋天說
蓋天說是中國最古老的討論天地結構的體系.早期的蓋天說認為：天就像一個扣著的大鍋覆蓋著棋盤一樣的大地.這樣的天地形狀很容易讓人們產生疑問：圓形的天怎么能夠與方形的大地合攏呢?隨后,蓋天家又主張：天像圓形的斗笠,地像扣著的盤子,兩者都是中間高四周低的拱形.這種蓋天說即能克服“天圓地方”說的缺點,也能解釋很多天象.
蓋天家認為,太陽在天蓋上的周日運動一年中有七條道路,稱為“七衡”.最內一道叫"內衡",夏至日太陽就沿內衡走一圈；最外一圈叫“外衡”,是冬至日太陽的路徑；其它節(jié)氣里,太陽沿中間的五道運行.這就是蓋天家的“七衡六間”.他們還主張,太陽只能照射16.7萬里,超過這個距離就什么也看不見了.因此白天就是太陽走到距離我們16.7萬里以內的范圍,而晚上則在該范圍之外.
渾天說
張衡在《渾天儀注》一文中寫道：“渾天如雞子,天體圓如彈丸.地如雞子中黃,孤居于內,天大地小.……天之包地如殼之裹黃”.天就像一個雞蛋,大地像其中的蛋黃,天包著地如同蛋殼包著蛋黃一樣.這是對渾天說的經典論述之一.
渾天說還認為天球北高南低,繞通過南北天極的軸旋轉.垂直于南北極軸把天球平分成南北兩半的大圓就是天赤道.與赤道斜交成大約24度角的大圓是黃道,太陽在黃道上運行.過日心并與天赤道平行的圓是太陽的周日平行圈,它代表著太陽每日在天空中的運行軌跡.天球繞南北極軸旋轉一周就是一日.夏至日,太陽處在黃道最北點,太陽的周日平行圈一大半在地上,一小半在地下,表示著太陽在地上的時間多,在地下的時間少,日出在東北方,日落在西北方.冬至日,太陽處在黃道最南點,周日平行圈有一大半在地下,一小半在地上,太陽在地上的時間少,而在地下的時間多,日出東南方,日落西南方.
渾天說在中國天文學史上占有重要的地位,對中國古代天文儀器的設計與制造產生了重大的影響,如渾儀和渾象的結構就和渾天說有著密切的聯(lián)系,對天文學的有關理論問題的解釋也產生了重大影響.
宣夜說
《列子·天瑞篇》記載了一個“杞人憂天”的故事.傳說春秋戰(zhàn)國杞國有一個人聽說天是由氣體形成的,日月星辰就漂浮其中之后,他非常擔心天體會掉下來,讓他無處躲藏,于是整日憂心忡忡,茶飯不思.朋友把他拉到一位智者那里,智者開導他說：“日月星辰也是氣體形成的會發(fā)光的物體,即使它們掉下來,也是氣體落入氣體中,不會造成任何損傷.”
蓋天說和渾天說中的日月星辰都有一個可供附著的天殼,蓋天說的附著在天蓋上,渾天說的附著在像蛋殼一樣的天球上,都不用擔心會掉下來.但是后來人們觀測到日月星辰的運動各自不同,有的快、有的慢,有的甚至在一段時間中停滯不前,根本就不像附著在一個東西上.所以就又產生了一種新的理論“宣夜說”.
宣夜說主張：天是無邊無涯的氣體,沒有任何形質,我們之所以看天有一種蒼蒼然的感覺,是因為它離我們太深遠了.日月星辰自然地漂浮在空氣中,不需要任何依托,因此它們各自遵循自己的運動規(guī)律.宣夜說打破了天的邊界,為我們展示了一個無邊無際的廣闊的宇宙空間.