在中国古代浩如烟海的天文观测记录中,天象不是用角度而是用尺度来描述的,比如“客星大如桃”、彗星“长一丈五尺”。本书对这一有趣现象做了深入分析,揭示出其中隐含的半径约13米的目视天球模型,在此基础上将古今中外类似的观测记录统一起来,并进一步提出了校正目视尺度误差的方法。
本书可以帮助读者在天文观测上贯通古今,适合天文爱好者阅读。
王玉民,文学硕士、天文学博士,中国古天文联合研究中心副主任、研究员。在《天文学报》《自然科学史研究》等刊物发表学术论文30余篇,在各类报刊发表科普作品190余篇,出版学术著作、科普著作、长篇科幻小说等7种。
导语
一、奇怪的现象:古人用长度和大小来记录天象
1.1 古人居然用“丈、尺、寸”来记录天象
1.2 星星怎么会“大如桃
1.3 “大如桃”原来是“取象比类”法
1.4 尺度尺度,原来一尺就是一度
1.5 功能完备的一种天象记录体系——尺度体系
1.6 古人为什么用这种方式作观测记录
二、这种记录方式竞有天球模型为依据
2.1 盖天说、浑天说与天球模型
2.2 尺度体系也有天球模型
2.3 至关重要的常数——13米
2.4 现代的旁证:大型天象厅、穹幕影院的直径
2.5 古籍的旁证:古代的日晕虹霓等光象记录
2.6 尺寸记录和取象比类记录是统一的
三、原来这是人人都有的本事
3.1 尺度记录的心理渊源——人的立体视觉
3.2 民间都有哪些这样的观天描述
3.3 古代诗文中这类有趣的天文描述
3.4 今人也有这种信手拈来的本事
3.5 塞琉古人与中国人的不谋而合
3.6 另外的小分支:航海牵星术、军事密位制
四、目视观天的视错觉及矫正还原
4.1 “两小儿辩日”与观天视错觉
4.2 天穹看上去其实是扁平的
4.3 天穹扁平感也要归因于立体视觉
4.4 目视观天的视错觉怎么还原
4.5 目视观天时“畸变”的天球坐标网
五、人们裸眼观天的能力及限制
5.1 人眼能看到多近的两颗星——分辨能力
5.2 人眼能看到多小的黑子——察觉能力
5.3 表述星星亮度的“大如桃”——光点显大效应
5.4 暗夜观测要提前准备一暗适应
六、再看这些浩如烟海的记录:豁然开朗
6.1 “日上三竿”是多高
6.2 黑子“如钱”是多大
6.3 流星“大如碾盘”是多亮
6.4 两颗彗星运动状况和大小的连续记录
6.5 几颗火流星的生动记录
6.6 古人对极光和不明飞行物的记录
结语:太阳每天都是新的
一直到今天,世界各国仍都把大型天象厅的穹幕半径定在12~13 米,这并不是单纯效仿德国蔡司公司的先例,而是因为这种尺寸的穹幕恰好能满足人的视觉心理需要。 按说建造更大(比如像体育馆、大剧院那么大)的天象厅,会使星空显得更深邃,更能令人体会到宇宙的浩大,以现代社会的技术和财力并非做不到,但这样的天象厅,星体的投影不在合适的距离处,观察起来反而感觉虚假和费力。
只从天象厅的例证,我们就可以看出古人与现代人在目视观天上心理需求的相通之处。 我们去空气清洁、无光污染的山区景点观天时,常听有人惊叹“星星又亮又密,如在树梢一般”,这种比喻在科学上当然没有多大意义,但也说明人在目视观天时的心理参照距离是树梢的高度。所以说,观天时,如果没有或忽略其它参照物,人们会觉得天象就发生在 13 米之处,于是天象厅半径定为 13 米就是最合适的了。
当然,我们所举天象厅的例子都是大型天象厅。许多中小城市、学校的天象厅出于参观人数和成本考虑,大都建得较小,如直径 18 米、16 米,甚至还有直径小到 5 米、3 米的。越小的天象厅,越令人感到不舒服,在里面观看时,双眼立体透视效果使天幕缺乏真实感(第三部分我们再探讨),让人感觉不是在看“星象”而是在看“星图”,因为过近的天球距离无法与人的心理习惯、生活经验相匹配。所以,天象厅直径定为 23~26 米是为了使观众有真实感。
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