中国古代遗址的天文考古调查报告——蒙辽黑鲁豫部分

对内蒙古、辽宁、黑龙江、山东、河南等地部分重要疑似具有天文观测与天象崇拜功能的考古遗址进了天文考古考察。遗址年代跨越5000年前的新石器时代中晚期到1700年前的魏晋时代。这是在中国境内第一次大范围的考古天文调查。首先提出对史前文明中心遗址的"天文环境"进行测量和探讨,包括考察遗址周围有无适合观测某些特定季节日出的山峰轮廓,考察遗址在建筑朝向或布局上有无特定的天文意义。夏家店下层文化城子山遗址的结构表明当时已经用天文方法正南北。其石板上的北斗星象,反映了北斗星崇拜的悠久传统。红山文化牛河梁遗址和东山嘴遗址发现的石块堆砌的圆丘,很可能具有宇宙图景的意义。东山嘴遗址地势高出,东面山廓明显,是理想的"地平历"观测系统。大汶口文化可能有春秋分日出天象崇拜,宗教图腾意义重大。大朱家村遗址的豆家岭,有可能就是大朱家村遗址的太阳观测祭祀台。山东龙山文化两城镇遗址和王湾三期文化(旧称河南龙山文化)王城岗遗址似乎都没有明显的"地平历"观测环境。我们的研究表明,陶寺文化兼有"地平历"和圭表测影系统。红山文化、大汶口文化早于陶寺文化,山东龙山文化晚期和王湾三期文化大致与陶寺文化同时,这意味着中国史前天文观测技术经历了从观测日出方位向圭表测影的演变。中国考古天文学研究,对于认识中国古代天文学的源流、中国远古文明的起源以及中国古代敬天崇拜的内涵,意义重大。     

“观星”还是“观日”?——《史记·五帝本纪》帝尧观象授时考究

《史记·五帝本纪》观象授时、制定历法的记载标志着天文学发展的一大进步,但帝尧时期通过观测星辰定四时的方法历来备受争议。实际上,帝尧时期太阳崇拜的观念根深蒂固,古人对太阳的认识更加深刻,观日授时更符合当时的社会背景;近些年来,考古工作者对陶寺遗址的发掘使历史的脉络渐趋清晰,陶寺观象台通过观测日出方位定四时的实证与《五帝本纪》所载相悖,这也印证了考古发现对证史的重要性。     

三晋大地 文明之光——山西地区出土玉器撷英

正山西省地处黄河中游,处于中原地区向草原游牧地域过渡地带。晋南是华夏文明的摇篮之一,在中国五千年的历史长河中扮演了主要的角色。山西史前玉器主要出土于晋南的陶寺遗址中。陶寺遗址是黄河中游龙山时代规模最大、内涵极丰富多彩的一处典型遗址,时代大约距今4600-4000年。陶寺文化的玉器主要是作为随葬品出现在墓葬中,已经发掘的1309座墓葬中随葬玉石器的有200多座,共发现各类玉石随葬品800多件组,玉器用途包括礼仪用玉和装饰用玉两类。礼仪用玉有玉钺(图1)、玉圭、玉璧     

圭表测影与帝国文化

圭表测影不仅是中国古代天文中的基本测量方法,还具有重要的文化意义.圭表测影相较观测日出方位定节气的方法,可适用于更大范围的地域,促进了“地方性”文明向“世界性”文明的转变.陶寺时期同时具备两种测量方法,体现了圭表测影技术对早期国家形成的文化意义.圭表测影还是“惟王建国”测定方向和确定都城位置的重要手段,后者对应于天文学史上延续很久的“地中”概念,反应了国家政治中心的所在.为了国家统治分封疆土的需要,古人确立了“千里差一寸”的标准,这个错误的标准随着帝国版图的扩大,才最终被大范围的测量所推翻.自汉代以降,为满足制定历法这一国家重要职能的需要,圭表测影技术进入精致化发展阶段,并使得测量精度不断提高.     

基于回归分析视频中太阳影子时空定位的研究

针对阳光下物体影子变化的过程,分析时序数据确立特定物体所在地。运用三角函数关系与太阳高度角决定公式确立影长决定公式,最小二乘法确立影长变化函数,日期时间已知时使用正午太阳高度角与逆推影长决定公式得特定物体所在地的经度和纬度,仅时间已知使引入半昼长计算公式与简便正午太阳高度角计算公式联立,得到经纬度推算出日期,最后处理视频得到影长变化数据再计算如前,通过视频中特定物体影长的变化确立视频拍摄日期与地点。     

太阳影子定位测算技术研究

太阳影子定位技术是通过分析物体的太阳影子变化,确定影子所在地点和日期的一种方法。通过建立影子长度变化模型,根据杆长与太阳影子长度的变化规律,研究太阳影子与当地经纬度的变化关系,采用MATLAB编程计算对物体进行有效定位。同时,根据时间变量与影子顶点坐标关系,利用太阳方位角的公式,求得直杆所处日期。     

《授时历》圭表影长数据测量地点考

元朝郭守敬为制定《授时历》,使用圭表测影推定冬至时刻。《元史·历志》载有1277至1280年间共98天的圭表影长数据,郭守敬用这些数据推定了1277至1279三年的冬至时刻。分析表明,影长数据可分成前后两组:后一组数据的观测地点与太史院司天台的位置吻合;前一组数据的观测地点比元太史院司天台所在位置地理纬度偏南2.5'左右(约3.4公里),根据历史地图考证推测其为金朝金中都司天台。因此郭守敬为制定《授时历》而做的圭表测影,是先后在金元两朝天文台进行的。     

太阳影子定位的时空分析

该文研究了利用太阳影子进行定位的正演和反演问题。基于太阳下直杆影子长度的变化,利用球面三角函数,建立了影长与日期、时间、经度、纬度、太阳高度角的关系模型,并对此模型进行反演,得到了已知影长变化求解时空定量的方法;并采用定值匹配搜索与最小二乘拟合两种不同算法进行了对比检验,并对此数学模型进行了基于大气折射的误差分析及修正。     

预测某些中子星的构成组份

在理论上对中子星的构成组份以及中子星物质的不可压缩性进行不同的设定,通过计算得到一系列对应的中子星质量理论最大值。将这些计算值与观测值进行对比,可预测出某些中子星的构成组份。     

用Stellarium软件解读牛河梁遗址第十三地点的天文设计理念

牛河梁红山文化遗址第十三地点是该遗址群中规模最大的人工建筑,与第一地点女神庙遥相呼应,构成遗址群的主体建筑架构.自从它被考古发现以来,其设计理念和功能一直是困扰学术界的谜团.把第十三地点的建筑结构平面图与应用模拟天文软件Stellarium模拟当时北极天区的天象进行对比研究,发现该建筑三层圆环的设计理念是基于对北斗绕极天象的天文观测,建筑外圆、中圆和内圆分别与天璇、天权和开阳三星的绕极轨迹吻合,从而使建筑的外环堆石带和中环石台阶分别与斗魁四星和斗柄三星绕极旋转的区域对应,内圆夯土区与北斗内星(开阳)绕极旋转的北极中心天区对应.这个发现不仅与中国汉代文献记载的关于北斗七星命名的古老依据相契合,而且将中国古人进行准确天文观测的历史推进到5500年前.