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1、故宫博物院藏“金嵌珍珠天球仪”所载星图的初步考查北京市第二中学分校 初二（12）班 杨鸣涛辅导老师： 聂建军 赵瑞渠 高波内容提要本文通过对北京故宫博物院珍宝馆陈列的一件“金嵌珍珠天球仪”上装饰星图的考察，发现它上面的星图虽然有不少误差，但却是一件继承了中国古代天文学研究成果，并引进了一些西方观测成果的，具有相当科学性的仪器，是18世纪晚期中国天文仪器的实物代表，而不仅仅是一件仅供皇帝赏玩的器物。考察这件天球仪对研究中国古代天文学史，十八世纪的中、西方天文学史和中、西方科学文化交流史都很有意义。关键词故宫 珍珠镶嵌 天球仪 星图 引言在北京故宫博物院的珍宝馆里，摆放着一件“金嵌珍珠天球仪”。长
2、期以来，人们一直把它看作是件金珠辉映、价值不菲的仅供皇帝赏玩的器物。由于对天文学的爱好，在参观故宫时，我仔细观察它，上面用珍珠镶嵌出的星图深深地打动和吸引了我，所以很想对它进行更加深入的考察。正文一、概述“金嵌珍珠天球仪”是故宫内保存至今的唯一的一件金质天球仪。这件仪器通高83厘米，总重5201千克，金质天球外壳直径30.7厘米，由底座、支架、子午圈、地平圈、赤道圈和球体组成（图1），天球从中腰分为互相嵌合的两个半球，这两个半球的嵌合处就是天赤道。天球的两端中心为南北天极，两极贯以钢轴，轴固定在球外的子午圈上。镂刻的12时辰圈，以北极轴端为中心，也固定在子午圈上。球外的子午圈，直径36.7厘米
3、，珐琅质，一面篆书360度，即每隔10度用文字标出（图2）。架上平放的是金地平圈，与子午圈十字形嵌合，两端落在龙形支架的凹槽中。极轴与地平圈的相交角度是京师北极高度39度55分的倾斜度，赤道与黄道约以23度角相交，相交点为春分、秋分两个节气。马玉良、陆燕珍：金嵌珠天球仪的新发现，紫禁城1996年3期。天球表面以阴刻及珍珠镶嵌的方式布列星图。在球体的南天极附近，有三个刻有太极纹的金盖（图3），打开金盖，则可看到隐藏在里面的钥匙孔，可插入钥匙上发条。据研究发现，这件天球仪还同时可以奏乐和报时，钟的机芯就放置在金球壳内，有走时、奏乐、报时三组发条盒和塔轮、链条组成的动力源，上弦轴就贴近南极这三个圆洞
4、，三组动力源各自带动齿轮传动。上弦后，球体转动，报时报刻，并逢报中午及子夜12时和晨昏6时之际，开始奏乐，一天四次。所以，这架天球仪还同时是一件相当珍贵的天文钟。马玉良、陆燕珍：金嵌珠天球仪的新发现，紫禁城1996年3期。支架下面是天球仪的底座，座上立支架，呈九龙盘绕式，中间一条升龙做中心支柱，周围各缠绕八条姿态各异的升龙和降龙。龙身由金片錾刻而成，眼睛则以镶嵌的蓝宝石表示（图4）；龙旁边的金质云形上则运用了“点翠”的特殊工艺，但有一些点翠已脱落。龙架下方凸起的是金色海水，正中心内有一珐琅质盘，内有一指南针（图5）。支架下底座为铜胎蓝地花卉纹掐丝珐琅托盘，底盘直径44厘米，盘上有东、南、西、北
5、四字，以固定天球仪的摆放位置；托盘束腰，并有一圈不太明显的沟壑，它是用来盛水，以测定水平的；最下方为四个兽首形足，都有调节高低的螺丝，可以调整天球仪的水平位置。潘鼎主编：中国古天文仪器史，山西教育出版社，2005年8月，页224。二、天球仪上的星图及我的发现这件天球仪大约在1770年左右由清宫造办处制作完成，距今已有二百五十余年。天球仪上阴刻星象节候，以珍珠镶嵌代表恒星。星象图内出现了三垣、二十八宿及三百多个星座，约1330颗星。仔细观察这件天球仪，我发现了一些特别有趣的内容。1、天球表面上大小不一的珍珠，每颗珍珠都代表天上的恒星。恒星的亮度以珍珠的大小来表示，基本分六等。即在天球仪上的珍珠越
6、大，它所表示的星就越亮；相反，珍珠越小，就表示当时看到的星星越暗。例如，织女、大角、天狼星、轩辕等亮星，都用最大的珍珠表示出来，这种方法和现代星图上表示的星等的方法（用较大的圆斑）几乎同出一辙（图6）。但是，也有的现在看来存在一些误差，例如大家熟知的牛郎星，即河鼓二，民间所说的“扁担星”，其两旁的两颗星本应比河鼓二暗，按正常表示方法应该用小一些的珍珠，但是却用了与河鼓二同样大小的珍珠（图7）。再有，北斗七星的亮度本有着明显的不同，可在天球仪上表示它们的珍珠却大小相等。以上这些星等上的误差可能是工匠的无意之举，或者是因为这些星非常引人瞩目。有些星等表示的误差可能就是有意为之的。比如，“五帝座一”
7、的中心星为狮子座的星，但在天球仪上，它用的珍珠明显比狮子座的星，即轩辕十四还要大（图8）；相似的情况还有，“帝座”那颗星是武仙座星，只有23等左右，而它用的珍珠却跟一等的大角星一样大。这样看来，可能因为是专供宫内的器物，设计者刻意把表示帝王的星“加大”了一些，以显示帝王的至高至尊。2、在天球上突出表示了古代中国人对天区的划分，即中国的星宿系统。以珍珠表示的星星，绝大部分被用线连起来，成为一个星宿或星座（图9）。星座连线的方法在中国古老的星图中早已出现，这样就可以使属于同一星宿的恒星一目了然，十分清楚。3、天球仪的北半球标出的，几乎全是中国星宿的名称，如轩辕、北斗等，而南半球的一些星座很多是在北
8、半球的中国观测不到的，所以就更多地引用了西方传来的星座名称，比如“孔雀”、“蜜蜂”等，其中，“孔雀”与现在国际天文学会规定的八十八个星座中的孔雀座一致（图10）。孔雀座的名称大约出现于十七世纪初期，这个天球仪的设计是吸收了当时世界上较新的观测成果，具有相当的科学性。4、天球仪上标出的恒星名字是有选择性的。对于绝大多数的恒星，天球仪上只标示出它们所在的星宿或星座的名字。全部二十八星宿（尾宿、心宿、房宿、氐宿、亢宿、角宿、轸宿、翼宿、张宿、星宿、柳宿、鬼宿、井宿、参宿、觜宿、毕宿、昴宿、胃宿、娄宿、奎宿、壁宿、室宿、危宿、虚宿、女宿、牛宿、斗宿、箕宿）的分布位置都标出来了，还标出了大部分星座的名字
9、，如天钩、天津、天厨、天牢、天狗、天大将军等，这些是一组多星，但只标了一个名字。但是也有许多星座是将其包含恒星的名称全部标出，比如北斗，将其组成的七颗星（天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光）名称全都标了出来。5、还有一个现象是，北斗中的“开阳”，本是双星，古人的认识并不是把它当双星来看，而是将开阳做为主星，另一颗星做为辅星来表示，这种现象早在山东嘉祥武氏墓祠出土的东汉画像石帝车星象图上就有表示，在那张图上一个小羽人手擎一颗辅星，飞翔于开阳星旁（图11），以后历代的星图均以辅星放在开阳星旁，说明中国古人早就发现了开阳是双星的现象。但是，在这个天球仪上，却没有把那颗“辅”星标出来，可能是工匠
10、的疏忽或是故意简略掉了。6、天球球面上标有二十四节气，每个节气之间的平均距离约为5.2cm，但这24节气之间的距离并不相等，如小雪到大雪的距离大于冬至到大雪的距离。这是为什么还有待考察。7、只要仔细地观察，还会在天球仪上看到银河。和现在星图上的银河相比，这条银河相对细一点，而且它在天球仪上也不易被发现，因为是用一种特殊的金工艺方法表示，即在球体表面细细地錾刻出一条浅浅的小孔带，没有旁边抛光亮，像是磨砂了一般。所以这条银河看上去比球体的其它部分暗一些，不注意观察很难发现。没有忘记表示出银河，这显示了设计者的科学与严谨精神。8、天球仪上还标有一些经线，它们从北纬54度到南纬53度，共计28条，有趣
11、的是：在每一条经线上都能找到1个星宿。也许这是为了方便寻找星宿才刻上去的吧（图12）。一般情况下，经线多压在星宿的距星上，如：房宿、心宿、尾宿等。可是在这个天球仪上，和以前的星图对比，压住距星的经线却少得多，有不少应该压上距星的经线却没有压上，其中，有好多条和那颗距星相距很近，但有偏差，如室宿、奎宿等。（图13）9、一颗“客星” 在天球仪上的“造父”和“王良”之间，北纬68度左右，标有一个“客星”。这个“客星”的位置与1572年出现的“第谷超新星”位置基本一致。第谷超新星出现在西方星座的仙后座，在此标注为“客星”。第谷是丹麦天文学家，他在1572年11月11日夜发现了这颗超新星。实际上，中国的
12、典籍明实录中就记载有：“隆庆（明穆宗的年号）六年十月初三日丙辰，客星见东北方，如弹丸，.历十九日壬申夜，其星赤黄色，大如盏，光芒四出，.十月以来，客星当日而见。”中国明代的观测者比第谷还早三天看到了这颗超新星。天球仪连超新星也标记出来，这也表明了设计者崇尚科学与严谨的精神，令人惊讶和赞叹。（图14）。结论 故宫博物院珍藏的这件“金嵌珍珠天球仪”，应用了当时的实测天文观测成果；将中国古代星宿划分方法与西方星座命名结合在一起；并用不同大小的珍珠来表示不同亮度的恒星，使之成为一件具有实用价值的科学仪器上，同时还非常有特色地标示出了一颗“客星”，即第谷超新星。它不仅是一件珍贵的艺术品文物，还是一件相对科学的文物，是东、西方科学文化交流的实物见证，对研究中国古代天文学史，十八世纪的中、西方天文学史和中、西方科学文化交流史都有着重要意义。感谢 本文的写作得到了中国科学院赵复垣、张承民老师，北京天文馆的朱进、肖军老师的热心指导，在此表示衷心的感谢。参考文献金嵌珠天球仪的新发现，紫禁城1996年3期潘鼐主编：中国古天文仪器史，山西教育出版社，2005年8月。中国大百科全书总编辑委员会天文学编辑委员会编中国大百科全书天文学，星图，中国大百科全书出版社，1980年12月版。潘鼐编著：中国古天文图录，上海教育出版社，2009年。7
