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中华古代北极星变迁小议
——兼论中华古天文体系之发展脉络
图－１
英国科学家李约瑟在其所著《中国科学技术史》中，曾经讨论过中国古代天文学资料中关于北极星变迁的问题。并作出赤北极变化轨迹之星图（图－１）。
学者
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中华古代北极星变迁小议
——兼论中华古天文体系之发展脉络
图－１
英国科学家李约瑟在其所著《中国科学技术史》中，曾经讨论过中国古代天文学资料中关于北极星变迁的问题。并作出赤北极变化轨迹之星图（图－１）。
学者
三叉猫２０１７年１２月２６日在其博文《中国古代天文学关于北极星变迁的历史记录》中指出：“我们应该肯定李约瑟先生对中国古代天文学成就的赞扬，他是向西方世界介绍中国古代科学技术成果的友好人士。但同时也需要指出，由于他并非天文学家，对中国天文学历史了解程度不够，因此发表的观点也难免存在偏颇之处”。“这个星图中除现代北极星（勾陈一）和古代北极星（右枢）两颗公认的北极星外，没有其他可以确认的星的名称。因此表示的赤北极变迁轨迹显然是不准确的。李约瑟先生仅仅是复述了牛顿的假说，并没有对中国古代天文学文献做认真的研究。李约瑟先生曲解中国古代天文学关于北极星变迁的记录，来为牛顿的北极星变化轨迹寻找依据。在他所作的示意图中，缺乏严谨的科学论证过程”。
二、中国天文学家陈久金教授之赤北极变迁轨迹图
中国天文学家陈久金教授在他的《天文学简史》中则是这样描述北极星的变化轨迹的：“中国天文学的发展历史，最能清楚地表明天文学由萌芽到形成的过程。从公元前3000年以来，就有右枢，天乙，太乙，天帝，纽星等一系列曾经使用过而随时间的退移逐渐被放弃了的极星，由此可见中国天文学的古老程度。” 陈久金教授绘制的赤北极变迁轨迹图如图－２．
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图-2
对于陈久金教授绘制的赤北极变迁轨迹图，学者三叉猫认为陈教授试图调和中国古代文献记录和牛顿假说的矛盾，但结果显然不尽人意, 存在如下四个问题：
1.
2.
3.
4.
三、学者三叉猫“地轴沿赤经14H方向移动” 之假说
学者三叉猫认为尽管李约瑟和陈久金的论述说明了赤北极确实在移动，但并没有能够找到“地球自转轴以23.46o固定角度围绕黄北极旋转”的任何证据；根据牛顿假说绘制的从右枢到勾陈一的圆弧上及其附近，不能完全找到中国古代的北极星。但通过对《汉书.天文志》、《元志》、《明史》等关于先秦时代至汉朝之北极星“中宫天极星”（公元前771年----公元220年）和南北朝时期之北极星“纽星”（公元220-----公元1368年）的记载，按照现代天文学测定的赤北极纬度方向平均移动速度15角秒/年进行了计算，发现连接右枢和勾陈一的直线附近，却能够找到可能曾经充当过北极星的恒星（图--3）。其中最靠近这条直线中间位置的，就是“北极”（ 中宫天极星）；此外在靠近直线的小视角范围内，还存在另外几颗恒星；如果通过考证证明它们确实是中国古代天文学资料中记载的北极星，那么赤北极真实移动轨迹也就可以确认了。
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图--3
据此，学者三叉猫认为中国古代天文学观测资料证明:哥白尼在《天体运行论》中提出的地球自转轴围绕赤北极平衡位置运动的观点，是有事实依据的；只是哥白尼囿于黄道坐标系观测角度的限制，没有能够发现地球自转轴移动的真实方式。而牛顿提出的地轴的“陀螺”移动轨迹，则是他根据万有引力理论得出的，属于纯理论的推导，缺乏天文学观测事实的依据，因而牛顿基于力学理论角度提出的地球自转轴“陀螺”运动的假说未必能完全解释赤北极真实移动轨迹的历史记录。如果现代天文观测资料能够表明勾陈一的赤纬变化增加值基本稳定在15角秒/年，赤经变化值在14H经线左右摆动，那就不但印证了哥白尼关于地轴移动的扭曲曲线轨迹，更可以有力证明作者首先提出的“地轴沿赤经14H方向移动”假说。
四、现代天文学是对古代中国天文学赤道坐标系的承传
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图—4 赤道坐标系 （摘选自百度图库）
笔者认为特别需要说明的是，古代中国天文学的独特性在于六、七千年以前就建立起了沿用到当代的赤道坐标系；与西方的地平系统和黄道坐标系没有关系（准确地说在东西方文化交流之前）。这一独特性使“中国天文学作为一个体系在着眼点和洞察力方面都跟西方天文学有显著的不同”。（北航科学技术史
赤道坐标系，是一种天球坐标系。过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天球赤道面，它与天球相交而成的大圆称为天赤道。赤道面是赤道坐标系的基本平面。天赤道的几何极称为天极，与地球北极相对的天极即北天极，是赤道坐标系的极。经过天极的任何大圆称为赤经圈或时圈；与天赤道平行的小圆称为赤纬圈。作天球上一点的赤经圈，从天赤道起沿此赤经圈量度至该点的大圆弧长为纬向坐标，称为赤纬。赤纬从0°到±90°计量，赤道以北为正，以南为负。赤纬的余角称为极距，从北天极起，从0°到180°计量。
古代中国天文学的“赤道坐标系”与“黄道坐标系”的不同点在于，不是以黄极为中心而是以天极为中心；前者主要是依据对黄极、太阳的视运动而后者主要是依据对天极、北斗的视运动，二者具有本质的不同。
现天文学中以英国格林尼治本初子午线为基准的一天24小时划分与古代中国历法的一天十二时辰直接对应，现代天文学的赤道大圆360度与古代中国天文学的二十八宿同出一辙，现代南北两个半球的划分是依据赤道一分为二，等等，这些都体现出现代天文学是对古代中国天文学赤道坐标系的承传，并证实了古代中国天文学的“赤道坐标系”是用于对整个天地划分事实。现代天文科学“在计量恒星精确位置这一同样重要方面却完全是中国式的。”
由于太阳与月亮的引力作用，地球的自转轴在地球绕太阳与地球的公共质心转动时，并不总是保持在空间的同一方向上，这一轴向进动的现象（岁差）必然会导致天极不会永远固定在作为极星的某一恒星的背景下，于是两极点在天球上的运动会画出一个圆圈（在空间描绘出一个圆锥面，其顶角等于黄赤交角23.5°，也使春分点沿黄道反向每25800年旋转一周，即每年西移约50.3″），周期大约为25800年。所以北极星的“宝座”在遥远的过去（和遥远的未来）必然会从一个恒星传递到另一个恒星（图--5）。
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图—5
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图—6 赤北极轴向进动周期 （选自中国气象网）
现在的北天极在小熊座α位置，它就是现在的北极星。然而在公元前3000年的时候，北极星是右枢（天龙座α星）。毫无疑问在地球近26000年的轴向进动周期的过程中，北天球区域有一系列明亮且肉眼可见的恒星，它们将暂时会拥有极星的称号。虽然也有一些恒星会与北天极考得很近，但它们并不一定能满足作为基于地球的观测者所需的肉眼极限，这一现象会导致周期中可能出现没有明确定义极星的时间段。
五、关于右枢与天乙担任北极星年代的讨论
对于学者学者三叉猫所谓“地轴沿赤经14H方向移动”之假说，笔者并不赞同。因为其实质上不过是相当于在地球轴向进动圆锥面圆圈上两点之间的割线（图-6），在这个圆圈周期上的任意两点都可作出一条割线。如此可能会满足更多的恒星接近于此割线，但这些恒星未必是担任极星的恒星。当然，其对典籍记载的诸多关于北极星的资料进行考证是很有意义的，因为中华民族是一个以农耕为主的民族，自古以来就非常重视天文观察，为世界留下了丰富的天文学观测记录。无论是采用黄道坐标系的西方天文学记录，还是采用赤道坐标系的中国古代天文学记录资料，都是是人类探索宇宙和地球奥秘的宝贵财富。
学者Mrmanor 利用现代天文软件对赤北极真实移动轨迹所获得的数据如下图（图—7），并特别标注了在右枢附近的天一（太一）担任北极星的年代为BC2611年。
据百度百科提供之资料可知，由于地球自转轴的进动，从公元前3942年起，右枢星取代了之前最靠近北极点的牧夫座 θ，成为肉眼能直接看见最靠近北极点的恒星，直至公元前1793年才被天龙座κ星取代。他在公元前2787年最靠近北极点，距离只有2.5弧分，在之后的200年也没有超过1度，即使在最接近之后的900年距离也仍只有5度。右枢被当成北极星，直到大约公元前1900年时，更为明亮的帝（小熊座 β或北极二）更靠近北极点时才被取代掉。科学家对古埃及胡夫金字塔（BC2476年）建造年代的推算，也证明了右枢（天龙座α星）担任北极星年代的事实（图--8）。
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图—7 （manor）
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图—8 (西瓜视频截图)
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图—9（manor）
倘若所谓右枢“在公元前2787年最靠近北极点，距离只有2.5弧分，在之后的200年也没有超过1度”之说成立，也就是说在BC2587年时，右枢据北极也未超过1度，亦即此时北极星的“宝座”之位还应是右枢。那么，这就与学者Mrmanor“天一（太一）担任北极星的年代为BC2611年”之说发生矛盾和冲突。
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图—10 BC2900年（manor）
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图—11 BC2600年(manor)
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图—12 中华古天文考古文化遗存分布
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图--13
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图--14
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图--15
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图--16
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图—17（红色年代数据引自manor博文）
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图—18（绿色年代数据引自manor博文）
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图--19
2020.1.28 于平阳
二、中国天文学家陈久金教授之赤北极变迁轨迹图
中国天文学家陈久金教授在他的《天文学简史》中则是这样描述北极星的变化轨迹的：“中国天文学的发展历史，最能清楚地表明天文学由萌芽到形成的过程。从公元前3000年以来，就有右枢，天乙，太乙，天帝，纽星等一系列曾经使用过而随时间的退移逐渐被放弃了的极星，由此可见中国天文学的古老程度。” 陈久金教授绘制的赤北极变迁轨迹图如图－２．
图-2
对于陈久金教授绘制的赤北极变迁轨迹图，学者三叉猫认为陈教授试图调和中国古代文献记录和牛顿假说的矛盾，但结果显然不尽人意, 存在如下四个问题：
1.
2.
3.
4.
三、学者三叉猫“地轴沿赤经14H方向移动” 之假说
学者三叉猫认为尽管李约瑟和陈久金的论述说明了赤北极确实在移动，但并没有能够找到“地球自转轴以23.46o固定角度围绕黄北极旋转”的任何证据；根据牛顿假说绘制的从右枢到勾陈一的圆弧上及其附近，不能完全找到中国古代的北极星。但通过对《汉书.天文志》、《元志》、《明史》等关于先秦时代至汉朝之北极星“中宫天极星”（公元前771年----公元220年）和南北朝时期之北极星“纽星”（公元220-----公元1368年）的记载，按照现代天文学测定的赤北极纬度方向平均移动速度15角秒/年进行了计算，发现连接右枢和勾陈一的直线附近，却能够找到可能曾经充当过北极星的恒星（图--3）。其中最靠近这条直线中间位置的，就是“北极”（ 中宫天极星）；此外在靠近直线的小视角范围内，还存在另外几颗恒星；如果通过考证证明它们确实是中国古代天文学资料中记载的北极星，那么赤北极真实移动轨迹也就可以确认了。
图--3
据此，学者三叉猫认为中国古代天文学观测资料证明:哥白尼在《天体运行论》中提出的地球自转轴围绕赤北极平衡位置运动的观点，是有事实依据的；只是哥白尼囿于黄道坐标系观测角度的限制，没有能够发现地球自转轴移动的真实方式。而牛顿提出的地轴的“陀螺”移动轨迹，则是他根据万有引力理论得出的，属于纯理论的推导，缺乏天文学观测事实的依据，因而牛顿基于力学理论角度提出的地球自转轴“陀螺”运动的假说未必能完全解释赤北极真实移动轨迹的历史记录。如果现代天文观测资料能够表明勾陈一的赤纬变化增加值基本稳定在15角秒/年，赤经变化值在14H经线左右摆动，那就不但印证了哥白尼关于地轴移动的扭曲曲线轨迹，更可以有力证明作者首先提出的“地轴沿赤经14H方向移动”假说。
四、现代天文学是对古代中国天文学赤道坐标系的承传
图—4 赤道坐标系 （摘选自百度图库）
笔者认为特别需要说明的是，古代中国天文学的独特性在于六、七千年以前就建立起了沿用到当代的赤道坐标系；与西方的地平系统和黄道坐标系没有关系（准确地说在东西方文化交流之前）。这一独特性使“中国天文学作为一个体系在着眼点和洞察力方面都跟西方天文学有显著的不同”。（北航科学技术史
赤道坐标系，是一种天球坐标系。过天球中心与地球赤道面平行的平面称为天球赤道面，它与天球相交而成的大圆称为天赤道。赤道面是赤道坐标系的基本平面。天赤道的几何极称为天极，与地球北极相对的天极即北天极，是赤道坐标系的极。经过天极的任何大圆称为赤经圈或时圈；与天赤道平行的小圆称为赤纬圈。作天球上一点的赤经圈，从天赤道起沿此赤经圈量度至该点的大圆弧长为纬向坐标，称为赤纬。赤纬从0°到±90°计量，赤道以北为正，以南为负。赤纬的余角称为极距，从北天极起，从0°到180°计量。
古代中国天文学的“赤道坐标系”与“黄道坐标系”的不同点在于，不是以黄极为中心而是以天极为中心；前者主要是依据对黄极、太阳的视运动而后者主要是依据对天极、北斗的视运动，二者具有本质的不同。
现天文学中以英国格林尼治本初子午线为基准的一天24小时划分与古代中国历法的一天十二时辰直接对应，现代天文学的赤道大圆360度与古代中国天文学的二十八宿同出一辙，现代南北两个半球的划分是依据赤道一分为二，等等，这些都体现出现代天文学是对古代中国天文学赤道坐标系的承传，并证实了古代中国天文学的“赤道坐标系”是用于对整个天地划分事实。现代天文科学“在计量恒星精确位置这一同样重要方面却完全是中国式的。”
由于太阳与月亮的引力作用，地球的自转轴在地球绕太阳与地球的公共质心转动时，并不总是保持在空间的同一方向上，这一轴向进动的现象（岁差）必然会导致天极不会永远固定在作为极星的某一恒星的背景下，于是两极点在天球上的运动会画出一个圆圈（在空间描绘出一个圆锥面，其顶角等于黄赤交角23.5°，也使春分点沿黄道反向每25800年旋转一周，即每年西移约50.3″），周期大约为25800年。所以北极星的“宝座”在遥远的过去（和遥远的未来）必然会从一个恒星传递到另一个恒星（图--5）。
图—5
图—6 赤北极轴向进动周期 （选自中国气象网）
现在的北天极在小熊座α位置，它就是现在的北极星。然而在公元前3000年的时候，北极星是右枢（天龙座α星）。毫无疑问在地球近26000年的轴向进动周期的过程中，北天球区域有一系列明亮且肉眼可见的恒星，它们将暂时会拥有极星的称号。虽然也有一些恒星会与北天极考得很近，但它们并不一定能满足作为基于地球的观测者所需的肉眼极限，这一现象会导致周期中可能出现没有明确定义极星的时间段。
五、关于右枢与天乙担任北极星年代的讨论
对于学者学者三叉猫所谓“地轴沿赤经14H方向移动”之假说，笔者并不赞同。因为其实质上不过是相当于在地球轴向进动圆锥面圆圈上两点之间的割线（图-6），在这个圆圈周期上的任意两点都可作出一条割线。如此可能会满足更多的恒星接近于此割线，但这些恒星未必是担任极星的恒星。当然，其对典籍记载的诸多关于北极星的资料进行考证是很有意义的，因为中华民族是一个以农耕为主的民族，自古以来就非常重视天文观察，为世界留下了丰富的天文学观测记录。无论是采用黄道坐标系的西方天文学记录，还是采用赤道坐标系的中国古代天文学记录资料，都是是人类探索宇宙和地球奥秘的宝贵财富。
学者Mrmanor 利用现代天文软件对赤北极真实移动轨迹所获得的数据如下图（图—7），并特别标注了在右枢附近的天一（太一）担任北极星的年代为BC2611年。
据百度百科提供之资料可知，由于地球自转轴的进动，从公元前3942年起，右枢星取代了之前最靠近北极点的牧夫座 θ，成为肉眼能直接看见最靠近北极点的恒星，直至公元前1793年才被天龙座κ星取代。他在公元前2787年最靠近北极点，距离只有2.5弧分，在之后的200年也没有超过1度，即使在最接近之后的900年距离也仍只有5度。右枢被当成北极星，直到大约公元前1900年时，更为明亮的帝（小熊座 β或北极二）更靠近北极点时才被取代掉。科学家对古埃及胡夫金字塔（BC2476年）建造年代的推算，也证明了右枢（天龙座α星）担任北极星年代的事实（图--8）。
图—7 （manor）
图—8 (西瓜视频截图)
图—9（manor）
倘若所谓右枢“在公元前2787年最靠近北极点，距离只有2.5弧分，在之后的200年也没有超过1度”之说成立，也就是说在BC2587年时，右枢据北极也未超过1度，亦即此时北极星的“宝座”之位还应是右枢。那么，这就与学者Mrmanor“天一（太一）担任北极星的年代为BC2611年”之说发生矛盾和冲突。
图—10 BC2900年（manor）
图—11 BC2600年(manor)
图—12 中华古天文考古文化遗存分布
图--13
图--14
图--15
图--16
图—17（红色年代数据引自manor博文）
图—18（绿色年代数据引自manor博文）
图--19
2020.1.28 于平阳