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- 第四十八章天文学
第二节钦天监的天文工作
清代钦天监的天文工作仍沿袭旧制。其工作内容主要有三项：1.编算每年行用历书，并译成满蒙文字；2.管理观象台，进行天象观测；3.掌管标准计时工作，并负责为重大活动选择吉日、辨识禁忌等事务。由此可见，当时的天文学仍然是以历法和星占为皇家服务的“应用技术”，并没有将它作为需要发展的科学来对待，穿新鞋又走了老路。从这个意义上说，传统天文学还有强大的影响，具有汉化欧洲天文学的潜能。
《历象考成》与《历象考成后编》
《西洋新法历书》刊行后，成为编制每年时宪历的依据，也成为中国学者学习和研究西方天文学的主要资料之一。但由于《西洋新法历书》实际上出自多人之手，对西洋新法的叙述不够清晰和系统，不少内容隐晦难通，加之时有错讹和图表不符之处，如康熙帝曾研究过它并亲自进行日影测量，发现新法历书中一些数据已不够准确，所以编修一部经中国学者整理、解释并订正错讹的新书是很有必要的。康熙五十年（1711），康熙帝指出：“天文历法，朕素留心，西法大端不误，但分刻度数之间积久不能无差”，要求礼部并钦天监招考天算人才，加强天文实测，准备重新修订《西洋新法历书》。康熙五十三年修书工作开始进行，他又谕示：“今修书宜依古历规模，用今之数目算之”，确定了编修新著的基本原则。此次重修历时九年，于1722年完成《历象考成》42卷。《历象考成》为《律历渊源》的第一部，分上下两编。上编16卷名《揆天察纪》，讲天文理论；下编10卷名《明时正度》，讲计算方法，并附算表16卷。《历象考成》在理论阐述、数据精度和逻辑结构上比《西洋新法历书》有所进步，如根据实测确定了新的黄赤交角；计算平太阳时和真太阳时的时差，考虑到太阳近地点每年有移动所产生的影响；计算月食时采用了月面方位等。但它总体上采用的仍是西方天文学中的第谷体系，数据也多为第谷所定，这在当时已经落后，并且随着年代的增加，误差也越来越大。
雍正八年（1730）六月，据《历象考成》推算日食，与观测不符，于是钦天监监正明图奏请校修《历象考成》。后由在钦天监供职的传教士戴进贤和徐懋德根据法国天文学家卡西尼的计算方法，重修日躔、月离两表附于书后。但是，这次新编的日躔表和月离表，没有给出关于天文理论和使用方法的说明，难以掌握，以至钦天监内的中国人只有蒙古族天文学家明安图会用，这当然是不能令人满意的。因而在乾隆二年（1737）组成以戴进贤、徐懋德为主，由明安图等协办的“增修表解图说”班子，并于乾隆七年编成《历象考成后编》10卷。后编比前编有较大的进步，如抛弃了过时的小轮体系，应用了开普勒第一定律（椭圆运动定律）和第二定律（面积定律），增补了关于视差、蒙气差的理论与采用了较精确的数据等。但《历象考成后编》应用的开普勒定律中，日地关系是颠倒的，即太阳沿椭圆轨道绕地球运动，而非哥白尼的日心体系，这种颠倒，对于数学计算并没有什么影响。
天文仪器
清代观象台比明代有很大的进步，如增加了仪器，改换了刻度等，以适应新的天文理论和天象观测的需要。康熙八年（1669）清政府命南怀仁督造新仪，并于康熙十二年制成六件大型天文仪器，计有赤道经纬仪（用于测量天体的赤经差和赤纬）、黄道经纬仪（测量黄经差和黄纬）、地平经仪[测量地平经度（方位角）]、地平纬仪（又称象限仪，用于测量天体的地平纬度）、纪限仪（测量二天体之间的角距离）与天体仪（即天球仪，相当于古代的浑象，可用于演示或推算天体位置以及出没和中天时刻等）。南怀仁还写成《灵台仪象志》一书，说明上述仪器的原理及使用方法，末附一份全天星表，他也因此而被提升为钦天监监正。康熙五十四年（1715），法国传教士纪利安又造地平经纬仪，并为了安装它而重新调整了观象台上陈列的其他仪器。这件仪器实际上是地平经仪和地平纬仪两仪的组合。清观象台上最后安装的一件大型仪器叫玑衡抚辰仪（用法与赤道经纬仪相同，但可直接测量赤道经纬度），于乾隆九年（1744）由德国传教士戴进贤主持开始制造，乾隆十九年竣工，是八件仪器中最有中国传统风格的一种。玑衡抚辰仪仿照古代浑仪的结构，制作精美，分度刻划准确，而刻度则如其他仪器，为一圆周360度制。以上八件天文仪器至今仍保存在北京古观象台上。这些仪器总的来说仍旧在古典天文学的框架内。与我国传统的天文仪器相比，其改进之处在于它们在设计制造和安装方面比较精细；采用了西方通行的360度制和60进位制；刻度盘上加有游标，提高了读数精度；黄道经纬仪上装设有黄极圈等，另外，纪限仪是过去所没有的。这些古色古香大多带有欧洲风格的天文仪器，并没有装置当时西方已广泛使用的望远镜，所以它们虽可用于一般观测，编制和校验历法，但作为天体研究的工具，则已是远远地落后了。
《仪象考成》、《仪象考成续编》及全天星表
乾隆四年（1739），戴进贤奏请增修《灵台仪象志》的星表部分，乾隆九年，钦天监发现黄赤交角比《灵台仪象志》出版时已有显著的变化，因此又奏请清政府重新测算星表，与研制玑衡抚辰仪同时进行，并于乾隆十七年（1752）由戴进贤主持编成《仪象考成》32卷，1756年刊行。乾隆曾亲自为之作序，说此事使“天官家诸星纪数之缺者，补之序之，紊者正之”。《仪象考成》首两卷介绍玑衡抚辰仪的性能和用法，后30卷是星表。其中载录传统星官277个共1319颗星，比《灵台仪象志》多16个星官109颗星，又增添了传统天文学中没有的星1614颗，南天极附近23个星官150颗星，合计共300个星官3083颗星。这是清代发表的又一份全天星表，据研究，它们主要是参照新出版的欧洲星表的数据编撰而成的。
道光二十二年（1842），清政府决定重测星表。这时在钦天监中已无外国传教士，参加工作的全是中国官员，他们于道光二十五年完成了《仪象考成续编》32卷。续编中收入3240颗星，与《仪象考成》相比，新增163颗星，并删减了这次没有观测到的6颗星。中国天文学家独立测算完成的这一巨著，反映了中国天文学的进步。中国天文学家不仅独立承担了大量的观测工作，并根据新的观测结果对原有星表进行了修订，而且还提出了许多独到的见解。例如，他们否定了认为恒星亮暗不同是由于恒星直径大小不同的说法，而以恒星离我们的远近距离来加以解释，并且提出恒星本身的变化也会造成恒星亮度的变化，从而纠正了传教士所传授的关于恒星等方面的错误概
念。