天文学和中国的历法有什么关系?

Jean893

天文学和中国的历法有什么关系?

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天文学，用数学、物理学准确的描述和解释每一种天文现象。
时间，天文学的核心，天文学中最重要的工具，是开启天文学的钥匙。天文学对于时间的定义是天文历法，描述的是天文学中最重要的天文现象--地球的自转和围绕太阳的公转，还有月亮围绕地球的公转。可以说天文学是一们关于时间的科学。
历法，也就是我们现在使用的日历系统。在人类的历史中有很多种历法系统，有东方的、西方的，现在的、古代的，不同民族的、不同地域的，各式各样的历法系统，但是所有的历法都是天文历法，都是利用天体位置变化的时间规律，建立起来的时间系统。不同的是有人以太阳移动的时间规律为基础，有人以月亮移动的时间规律为基础，有人同时使用太阳和月亮的移动规律。
农历（中国古代天文历法）的制定相对于公历，对天文历法计算的要求更高，他要同时考虑太阳的周期和月亮的周期；但是反过来讲，虽然公历只考虑太阳的周期，但是他更简单，更方便于记忆和使用。学习天文学，我们从最简单的开始，只学习公历就可以了，但是研究天文学，只有公历就不行了，月亮也是不可或缺的。
1949年新中国成立，我们开始使用公历纪年。现在我们可以看到公历和二十四节气是完全重合的，对于农业耕作的制定，公历是更简单的。但是我们同样保留了农历纪年，这不仅仅是因为我们的文化传统，农历中依然还有很多实用的天文现象。
确定月份大小很多有趣的小故事，从古埃及到凯撒大帝，以及后来奥古斯都，直到1582年的置润法则确立。看似有趣的故事，其背后都是天文历法的精确计算。如果我们查看二十四节气（黄道十二宫）节点日期，他们都是每个月上旬和下旬固定的一些日子。公历是西方的日历系统，二十四节气是中国的历法方式，但是公历好似是为二十四节气量身定做一般。参考:【十二. 计算二十四节气】。

华胥

中国古代意义上的历法，就是现代意义的天文学。
中国古代意义上的天文学，就是现代意义的星占学。
<hr/>在《周礼》之中，负责广泛意义上天文相关工作的职业有两个，即所谓的冯相氏和保章氏：

冯相氏掌十有二岁，十有二月，十月二辰，十日，二十有八星之位，辨其叙事，以会天位。冬、夏致日，春、秋致月，以辨四时之叙。
保章氏掌天星，以志星辰、日月之变动，以观天下之迁，辨其吉凶。以星土辨九州之地，所封封域，皆有分星，以观妖祥。以十有二岁之相，观天下之妖祥。以五云之物，辨吉凶、水旱、降丰荒之祲象。以十有二风，察天地之和命，乖别之妖祥。凡此五物者，以诏救政，访序事。
《周礼·春官宗伯》

二者所掌管内容有所不同。
冯相氏主要工作是计算太阳月亮运动，定制历书，敬授民时。也就是古代所谓的历法方向。但是历法方向在此后又有不断的完善补充，内容涵盖了所有古代能够通过数学方法计算的天文现象。
例如古代完备历法的典范唐代一行和尚的《大衍历》，其主要内容分七个章节：
步中朔：中即中气，朔即朔日。步中朔是计算一年中节气、朔日的方法。也包含闰月等内容。
步发敛：发敛是发和敛的总称，发指太阳从夏至到冬至，直射点逐渐南移的过程；敛则反之，指冬至到来年夏至，太阳直射点逐渐由南向北运动的过程。步发敛主要包括二十四节气的补充计算，比如某一节气距子夜的时间，或者某一节气距合朔的时间。也涉及一些五行卦象的内容。
步日躔：日躔即太阳运行的意思。古人坐地观天，认为大地不动而太阳运动，现在则更多讲地球公转。地球轨道并非正圆而是椭圆，公转速度也有变化——反过来说，古人来看就是太阳运行速度不均匀了。这部分内容就是着力于计算在太阳运动速度和位置的求算。也包含诸如黄道、赤道度数转换等内容。



根据开普勒第二定律，在同样时间间隔内，行星绕着太阳公转所扫过的面积相等。换言之，行星在远日点慢，在近日点快。

步月离：月离即是指月亮运动，计算内容和步日躔章节类似。含有月亮不均匀运动修正和定朔改正。黄道、白道度数转换以及计算月亮位置等内容。
步晷漏：晷漏内容与计时有关，实则主要计算昼夜长度。此节主要需要计算两个方面：一者计算某一固定位置每天昼夜长短变化，此外还须计算全国各地昼夜长度。但似乎没有现代意义上的时差内容。
步交会：日月食是地球、月亮互相遮掩太阳光所造成的现象。步交会章节即为计算日月交会以及日月食时刻、食分方位等的内容。



紫金山天文台关于7月份月食的预报

上图为紫金山天文台的月食预报，内容很详细。古代留存的预报则一般形如：某年某月某日，月亮位于某宿几度，某时发生月食，食分多少分之多少，阴影从哪个方位开始出现。相对简单，但是主要信息并不少。
步五星：计算五大行星位置、伏见等内容。五星的运行比太阳月亮更加复杂，以地球为中心的观测中，行星运行由合、顺行、留、逆行、留、顺行、合等过程的周期运动。在此基础上还可进行多项误差修正。就是这样，古代在不了解行星运行轨道的前提下对行星运动进行了相对可靠的计算。



来源：维基百科-顺行和逆行

概览全篇，可以基本清楚，在中国古代，一部完备的历法，涵盖了几乎所有古代能够进行的天文计算。远非现代那种只负责排布日期的“历法”可以比拟的。
<hr/>保章氏的工作，如《礼记》所说，主要在于观测日月天象异变，用来占算吉凶。根据分野学说——分野学说是一种将天空划分区域，分别对应地上不同地区的学说——来推断吉凶灾害所发生的具体地域。然后禀报给统治者，以有所举措。
这也是古人一般意义上讲“天文”时，所指的含义——就是占星术！《周易》说：“观乎天文，以察时变”，这意思不是很明显么？
古代将所有使用数学计算的内容放在史书的《历志》或者《律历志》（和音律部分合写）章节，而所有观测到的异常天象记录以及所对应的的占卜预言，则都放在《天文志》之中。
二十四史多数都有类似章节，我们可以随便拣选几则感受一下：
《史记·天官书》：

察刚气以处荧惑。曰南方火，主夏，日丙、丁。礼失，罚出荧惑，荧惑失行是也。

这段是说，荧惑（即今天所说的火星）五星属火，代表夏季，或者干支含有丙丁的日子。如果人间在“礼”方面有过失，那么荧惑星就会有所表现，具体来说，就是要不按常规路线运行。
《新唐书·天文》

武德元年五月庚午，太白昼见。占曰：“兵起，臣强。”

武德元年五月，庚午这一天，白天看到了太白星（即今天所谓的金星，金星是行星中最亮的一个，在其亮度峰值可以于白天通过肉眼看到）。于是进行了占卜，占卜结果显示，可能要起兵燹，下臣做大。
中国古代拥有详实的天象记录，而其中大多数是以上述“占星记录”形式呈现的。反过来说，也正是因为中国古人笃信占星，所以记录天象格外认真而详细。
这门学问，就是中国古代意义上的“天文学”。
此外，天文志可能还包含其他内容，主要有两点

1，关于全天星宿的名字、方位和相应占卜含义的介绍
2，关于部分天文仪器的介绍

前者其实是天文占星的基础内容，后者倒是和现代的科学挨的近点。
搞清楚了古人认知里的“天文学”是个什么玩意，我们也就可以清楚，为什么古代小说中如果说一个人“上知天文下知地理”之后，这个人都有点像街头算命的半仙er啊？因为古代就是把这占卜算命理解为天文学。没毛病。
那么另一个问题来了，古代禁止私自学习天文，禁止的是什么？

北府老谢硬

谢邀……
任何历法都是基于天文学的观测基础而创作的，你说有什么关系？……
什么叫做历法，历法是为了配合人们日常生活的需要，根据天象而制订的计算时间方法。
如果说得简单些，最基本的历法就是要确定年、月、日、时，一年是地球公转的时间、一个月是大致依托于月亮一个盈亏周期而设立的年的分割单位、一日是地球自转一周的时间、时则是考虑到生活的需要而设立的日的分割单位。
太阳、月亮、地球自己以及满天星辰，是测量确定年、月、日、时的核心依据，这是天文学最基本也是最重要的应用。古人用了数千年的时间来逐渐将一年、一日的长度精确至秒的级别，并且在漫长的观测经验中逐渐将日月星辰与季节、时间相严谨对应，直到今天，全世界任何一个国家的时间都还要根据天文台进行授时。
这个关系……不用再说了吧

艾克n

不单是中国，世界上任何古代文明的历法都是建立在天文学基础上的，绝大部分时间单位最初都是和天文学周期相关的。
基本上，要制订一部足够精确的历法，要面对的就是地球公转周期（年）、月相变化周期（月）和地球自转周期（日）这三个时间长度彼此不能整除的问题，以及衍生出的对它们的精确测量问题和天体沿着椭圆形轨道运行时速度不够均匀的问题。历史上历法的进步都是对这些问题的逐步改进和解决，这些问题全部都是天文学问题。