观星台-与星汉苍穹的约定
天何所沓？十二焉分？ 日月安属？列星安陈？ ——屈原《天问》
早在上古时代，在大地上俯仰生息的人们便开始在晴朗的夜晚遥望星空。
当为人们提供光与热的太阳在天际隐去，暗含着许多奥秘的万千星辰与在圆缺之间切换的月亮，便开始遵循着一定的轨迹在天际流转。
登封告成观星台星轨 摄影师：焦潇翔
然而，当第一个人将天上星辰的更替与地上人们的生活联系起来的时候， 原本遥远而美丽的宇宙，便瞬间变化成投注于人类身上的巨大阴影。
月亮的晦朔究竟意味着什么？ 星辰的变化是否会影响政治权力的更迭？ 当人们的眼光再放远些，白日里自天际划过的太阳，是否也暗藏着些许奥秘？
英仙座流星雨 摄影师：黑泽
为了探究这些天体的运动轨迹，人们修建起高耸的观象台。借由它，行官们夜测天象，试图自这些庞大的信息中解开 星星传达的秘密 。
而中国目前现存的最早的观象台，便坐落在河南，登封。
壹
嵩阳地中星星究竟想告诉我们什么？
它似乎与四季更迭与气候变化密切相关，却又因为人们对生死的恐惧，隐隐约约暗示着生命的轮回。
明代隆福寺藻井，布置有琼楼天宫，天宫下为彩绘的二十八星宿神像，藻井的最上方是一幅星象图，作藻井以象征九十九重天宫摄影师：禹涵
而对信奉 “天授君权” 的中国古代的帝王来说，这一份来自天空的信息， 总是与权力的更迭有着神秘的联系。
为此，由于观象台 “与天地沟通” 的特性，历朝历代在建立观象台时都慎之又慎，每一座观象台的位置都经过了反复的斟酌，基本都在它所属朝代的政治中心附近。
北京观象台 摄影师：禹涵
那么问题来了，建于元代的这座观星台，为什么会坐落在登封呢？
这还得从古人所相信的 “天地之中” 观念说起。
受限于数据的积累与工具的缺乏，在古人的认识中，一度有过一种 “天圆如张盖，地方如棋局” 的天地观。
在这个阐释里，大地是一个平面，而天像一个盖子一样笼罩着大地。
既然天地为“圆方”，那么便有中心可寻。以此为依照，人们逐渐找到了“天地之中”的概念。
虽然，随着人们对天地认识的进一步加深，“天圆地方”的概念也有了变化，但“天地之中”依旧深深影响着之后历史的发展。
在 “中” 的指导下，有了中国几千年历史演进过程里对 “居中” 的执念。我们对自己国家的称呼—— “中国”， 足以证明这一观念影响之深远。
不过，中国毕竟是一个很广的范围，哪里又称得上 “天地之中” 呢？
周公给出的答案是， 禹都“阳城”。
阳城，即史书中记载里夏朝最初的都城， 据史料推测，为如今的登封及周边地域。
“帝舜荐禹于天，为嗣。十七年而帝舜崩。三年丧毕，禹辞避舜之子商均于阳城。” ——《史记·夏本纪》
不过，在夏朝时，登封虽然“ 天下之民从之 ”，但尚且没有关于它是“天地之中”的记载。
直到周公在辅佐武王灭商后，考虑到国家治理的方便以及一些政治上的考量，才有了在地中附近建都的举措。
“以土圭之法测土深，正日景，以求地中。……日至之景，尺有五寸，谓之地中。天地之所合也，四时之所交也，风雨之所会也，阴阳之所和也。” ——《周礼·大司徒》
经过“立表测影”的测定，登封终于被正式认定为天地之中所在。 在之后千年间，中国天文的发展史上，登封也拥有了自己的位置。
周公测景台 摄影师：风之语
“昔者周公测影于阳城, 以参考历纪。……先儒皆云:夏至立八尺表于阳城, 其影与土圭等。” ——《隋书·天文志》
自西周以来，登封便成为了古人测量天文测量的最佳选择，历代都有天文官在这里进行天文观测、编制历法。
即使是在其他地方取得的数据，也要 “遥取阳城数据为准”。
就这样，登封作为天地之中的地位延续了近千年，一直到明末清初，来自西方的传教士将地球观念带入中国，人们才逐渐放弃这一观念。
贰
四海测验公元1276年， 元代天文学家郭守敬入职太史院，奉元世祖忽必烈之命编撰新历。
元太祖 成吉思汗
元世祖 忽必烈
然而，新历的编撰工作非常困难，前人留下的数据散佚、错漏，且测量的工具毁坏，编纂工作 数据不足。
况且相比起唐宋时期的国土范围， 元代的疆域范围极大。 在这样广的范围内，日月食数据、各地昼夜长短、日月星辰在天球上的位置等，都有着细微的差异。
而要编撰一本精准的历法，这些数据偏偏是不可或缺的。
为此，郭守敬向忽必烈提议，向唐朝开元年间天文学家僧一行学习， 带人在全国不同地区观测点进行天文测量。 忽必烈听后非常赞同，并马上批准实施。
由此，这被后代史书命名为 “四海测验” 的行动拉开了序幕。
郭守敬与同行们一起在元朝的疆域范围内， 从北纬15°的南海，到北纬65°的“北海”为止，建立了27个天文台和观测台。
“设监侯官一十四员，分道而出，东至高丽，西极滇池，南逾朱崖，北尽铁勒，四海测验，凡二十七所。”
其中， 登封的观星台则作为 “四海测验”活动的中心观测台站， 是当时27座观象台中唯一的一座为 “高表测影” 这一方式 建起高台的观测站。
在这里，郭守敬发明了多种观测仪器，汇总了天南海北的数据， 编撰出了《授时历》。
民国嘉业堂精刊本《授时历故》
《授时历》的精度与1582年西方《格里高利历》（即如今的公历）相差无几，又比西方早采用了300多年。
在这部历法中，以365.2425日为一岁，距近代观测值365.2422 仅差25.92秒 。
经历过七百余年的更替与变革， 这27座观星台如今只有这一座保留了下来。
登封告成观星台 摄影师：风之语
如今我们所看到的登封观星台，在经历过几百年的发展之后，早已其实是一个由多座建筑组成的建筑群。
按照中轴线从南至北， 分别分布着照壁、大门、戟门（也称仪门）、周公测景台、周公祠、观星台、帝尧殿多个建筑。
- 照壁、大门、戟门 -
照壁、大门和戟门都是进入观星台主题建筑之前的礼仪性建筑。
观星台照 壁“千古中传”字样 摄 影师：风之语
其中，照壁是一座硬山式屋顶的壁形建筑，其上嵌有石匾一方，由清乾隆年间的邑令施奕簪题 “千古中传” 四个大字。
- 周公测景台 -
周公测景台，又名 “无影台”，是周公为了测定“天地之中”而建立的土圭。 因周公测量时， 规定土圭高八尺，所以又叫“八尺表”。
周公测景台用青石制作，分台座和石柱两部分，石柱为表，台座为圭，石表南边刻有 “周公测景台” 五个字。
如今我们所看到的的周公测景台，是唐代在测景台旧址重建的。测景台后的周公祠， 是明代为了保护“周公测景台”所建， 也有纪念周公姬旦测天下之中的意义。
而在周公祠之后，就是整个建筑群的主角：观星台。
叁
石尺量天地球绕着太阳公转，地球在公转时，又以南北极为轴线自西向东保持自转，转幅最大的一圈称为赤道。自转产生了昼夜，向阳为昼，背阴为夜。
公转一圈是一年，而自转一圈是一天。一天的规律很好找，即日升月落。但一年的规律则需要持续不断的观测每一天日月星空的变化。
周公测景台 摄影师：风之语
于平地上直立一根竿子或石柱，随着时间的变化，太阳位置在改变，竿子的影子也在地面位移。此时若在竿子下方布置一个“平面”，即可以在这个平面上记载影子变化的规律。
观星台就是以这种原理运作的，它于至元十三年开始修建， 是一座依照传统天文仪器“圭表”而修建的建筑。
登封告成观星台 摄影师：焦潇翔
观星台坐南向北， 由 台体 和 石圭 两个部分组成。
其中， 整个台体用水磨砖砌成高约9米的方形覆斗状。 明嘉靖七年整体修葺时， 在台顶修建了2个小房间， 用于日常工作以及存放天文仪器。
观星台的北壁正中，有一个直通上下的凹槽。凹槽的东、西两壁略有收分，呈现一个倒梯形的形状。
在凹槽底部，延伸出一条不与观星台相连的石圭，也就是我们常说的“量天尺”。
石圭（量天尺）长约31米，下部为砖砌基座，表面用36方青石板接连平铺而成。上边还设有双股水道，水道南端有方形注水池，北端为长条状泄水池。
登封告成观星台 摄影师：刘客白
而在凹槽的上部， 有一条横在两个小房间之中的铁杆。 天晴的正午，太阳就会将铁杆的影子投射到石圭上，方便观象员标记和测量。
经过长期记录，我们发现日月每天起落地平线的位置都不相同， 如果将每天太的位置定时做上记号，将一年中的记号相连，即黄道（地球上看太阳一年走过的路线）。
实际上我们知道，地球绕太阳公转，而太阳是相对静止的， 所以黄道也可以理解为地球公转的轨道，它与地球赤道的平面形成了黄赤交角。
在地面上的人们，记录每天日影的变化，实际上就是在记录地球公转的轨迹，公转一周为一年， 所以根据 日影在石圭上的长短的变化，就可以推算出一年四季的时令变化。
登封告成观星台 摄影师：刘客白
早期的圭表大多都是采用木杆、石柱，甚至土堆。通过度量太阳照射在上面时所投射下来的影子长短， 可以用来定方向、节气、时刻、地域等多个方面的内容。
周公在《周礼》中规定了圭表应该“高八尺”，八尺就成为了此后很长一段时间的测量标准。
但在登封观星台，为了提高测量的读数精度， 石圭圭面至台面上侧的横梁的距离达到了40尺, 这一高度是传统立表测影所用8尺之表的5倍。
登封告成观星台石圭长度比较 摄影师：风之语
“今以铜为表, 高三十六尺, 端挟以二龙, 举一横梁, 下至圭面, 共四十尺, 是为八尺之表五。圭表刻为尺寸, 旧寸一, 今申而为五, 厘毫差易分别。”——《元史》
高表导致影长增加，使得对影长的测量值也相应增加，读出来的数据就更加准确。
“圭表”在中国天文史中，不仅逐渐演化 出与观星台类似的测量用具，也在日常生活中有着广泛应用。
日晷也是由圭表演化而来，它又称“日规”，是我国古代利用日影测时的一种计时仪器。 通常由铜指针“晷针”和石圆盘“晷面”组成。
当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会在晷面上移动，以用于显示时刻。
北京紫禁城太和殿前日晷 摄影师：禹涵
不过，如果碰到阴天，还是会对日晷读数产生影响。 太阳如果出现问题，就需要用到“水”了。
滴漏壶， 一种精度颇高的计时仪器。它的原理与沙漏相似， 通过水滴匀速转移到另一件容器的过程来实现计时。 国家博物馆藏元代铜壶滴漏
“砖崇台以观星。台上故有滴漏壶，滴下注水，流以尺天。”——明万历孙承基《重修元圣周公祠记》
而无独有偶， 观星台石圭并非平行于地面，而是南高北低，且石圭表面也有双股水道。
观星台石圭双股水道 摄影师：刘客白
由于年代久远资料散逸，我们不能确定石圭的这种设计是否有滴漏的计时功能。
有人说水道是用于石圭建设时取平之用；也有人说这是元代时滴漏壶的组成部分。
古人的设计，或许也等待后人寻找一个答案。
肆
中宫星辰不论昼夜，观星台始终都在履行自己的职责。除了作为圭表量天，夜晚的观星活动同样重要。
白天不见星空，不是因为白天星空消失了，而是太阳光过强，将其他行星的光亮完全掩盖，只有背向太阳时，浩瀚的宇宙才会出现在眼前。
天文站与星河 摄影师：黑泽
对星官来说，最重要的事情就是认识星辰、研究星轨的变化。千百年来，一代代人仰望星辰，经过了无数次校勘比对，才大致了解了星空的奥秘。
宇宙中有无尽的恒星存在，距离地球近的星星显得大，远离地球的星星显得小。表现在星空，就是明暗有别。 古人无法探知星星距离地球的远近，就只能把星空当成一个球面（即天圆地方中的“天圆”）
国际空间站拍摄的银河与地球 NASA
我们将星星所在的“球”称为天球。 观星，就是在球内看球面，看球面的星星有什么变化。
“天球”也如同地球一样，有着南北极和天赤道。以天球南北极为轴，它在自东向西转动。
故宫博物院藏 清金嵌珍珠天球仪
到了夜晚，你会发现一年四季总有一些星星一直都在，又总有一些星星可能只有一个季的“值班时间”。
靠近南北极的星区，几乎不会有太大变化， 这一块星星被古人分为“三垣”。
而那些靠近黄道与天赤道的，并非永久出现的星星（实则是由于地球公转被遮掩）， 西方称之为“星座”，我们称之为“二十八宿”。
三垣二十八宿，即古代中国所能观测到的星空。
日本京都大学图书馆藏天文分野图
为了进一步划分天域，古人结合远古信仰、一年四季以及《易传》中对四象的描述，将二十八星宿分为四组，分别由四象统领： 青龙、白虎、朱雀、玄武。 四象则代表东南西北四个方向上的群星。
河南省博物馆藏四神云气图
东方苍龙七宿主春季，由角、亢、氐、房、心、尾、箕七宿组成； 南方朱雀七宿主夏季，由井、鬼、柳、星、张、翼、轸七宿组成； 西方白虎七宿主秋季，由奎、娄、胃、昴、毕、觜、参七宿组成； 北方玄武七宿主冬季，由斗、牛、女、虚、危、室、壁七宿组成。
相对于二十八宿，北部星空的划分就简单许多，只在北天极附近划分出三个较大的星区： 上垣之太微垣、中垣之紫微垣及下垣之天市垣。
天市垣象征天上的繁华街市； 太微垣象征天上官员政府所在地。
紫微垣包括北天极附近的天区，大体相当于拱极星区， 居于北天中央，所以又称中宫，或紫微宫， 是天上的皇宫所在，受到历代皇朝的重视。
中国古代皇宫的名字，有很多就来源于紫微垣， 比如隋唐的洛阳紫微城，又或者明清的紫禁城。
北京紫禁城 摄影师：马文晓
而在紫微垣中，有一颗被称为 “紫微星”， 即 我们十分熟悉的 北极星。
历朝历代的帝王往往将紫微星作为皇权至高无上的代表。
当然，偌大的一个观星台，不只有观测功能，它同样在完成记录整理工作。这些附属建筑，常常也为记录前人功绩的而存在。
-帝尧殿-
帝尧殿，面阔三间，硬山式建筑，古称“螽斯殿”。因传说 古帝尧百岁时崩于阳城，所以后人改螽斯殿为帝尧殿。
帝尧殿始建于明代，后因日军侵华战争而被毁去。如今我们所见的帝尧殿为2005年重修而成。
观星台帝尧殿 摄影师：风之语
大殿在重修过程中发现了一座元代大殿基址，所以现在帝尧殿所在的位置比之前南移了一段距离。
-元代大殿-
在如今的帝尧殿之后，有一座元代建筑基址。
该建筑基址平面呈倒“凸”字形，坐北朝南， 根据主殿地槽设置情况，主殿为面阔三间，进深三间，东西挟屋各面阔二间，进深三间 。
最前方空地为元代大殿遗址 摄影师：刘客白
这是一座与观星台同时代的元代建筑遗址， 与观星台同处一条中轴线上，这足以说明 元代建造的观星台并非仅只一座孤立的高表测景砖台，而是一座具有观测、管理、研究等多种功能的天文台。
告成观星台全景 摄影师：刘客白
除了这些附属建筑，经过长时间的散轶，当年观星台上究竟还有什么仪器，我们也只能凭借《元史》的记载猜测。
比如， 简仪与立运仪， 一个负责侦测太阳时和天体的赤经、赤纬，一个用于测量天体的地平坐标。
除此之外，还有 景符、“西域仪象”、测量星、窥几、正方案等等……
北京古观象台，始建于明朝正统年间（1442年） 摄影师：禹涵
正是通过这些仪器，再加上中国古代天文学家的不懈努力，才有了我们如今看到的愈发完善的星宫图， 也才让每一个新王朝，拥有了一代一更新的历法。
伍
岁初正朔在中国古代，人们所使用的历法并不是一成不变的，为什么历法会换呢？
对我国古代的封建王朝来说，历法所代表的东西，其实远远不止于定下四季与二十四节气。
在中国古代，每一次王朝更迭后基本都会颁布新历法，开国或重要事件进行前都要设坛登高以祈国运。
北京天坛圜丘，为明清帝王祭天之所 摄影：禹涵
一方面是疆域变化导致前朝的历法常常因地域不同出现误差，另一方面则是为了同一项重要的行为，那就是“正朔”。
“朔”，原本是古人对每月初始时月相的称呼，而在这之后，月亮就像是重新出生一般，在天空中的亮面越来越多，一直到满月。
新月影像 NASA
“朔”这个字，有一种初始，万物诞生的延伸意。所谓“正朔”，意思就是新年第一天的初始。
对封建的帝王来说，“确定一年的初始是哪一天”，拥有着浓厚的政治意味。
“帝王必改正朔，易服色，所以受命于天也。”——《汉书》
在原始社会的时期，人们尚不能理解天象的变化来自于何方，只能将其笼统地归于“天意”，“天意”将直接影响到一年的收成如何。
北京天坛祈谷坛，皇帝于此祷告，在祈年殿中祈求国家一年丰收 摄影：禹涵
为了更好的解读“天意”，人们需要“与天沟通”。懂得如何与天沟通的人，常常在部落中拥有重要地位。而这种与天的“交流垄断”，让这一类人拥有了绝对的权利与地位。
良渚古城瑶山祭坛遗址，良渚文明与天沟通的遗迹 摄影师：禹涵
到了夏商周时期，君王已经试图通过解读“天意”来证明自己是正统的皇权拥有者。
“格尔众庶，悉听朕言。非台小子，敢行称乱；有夏多罪，天命殛之。”——《尚书·汤誓》
在“受命于天”的政治思想下，是否能对“天意”有着正确的解读，也成为这份皇权是否正统的标志之一。
美国波士顿博物馆藏历代帝王像(节选)
“历法”，则代表了对天意的解读。根据天文推演的历表，成为了王朝正统的象征。
对一个王朝来说，奉谁家的“正朔”，即遵用哪个政权的历法，就代表了谁家拥有统治权。
正如司马迁谈到历法时所说：
“盖黄帝考定星历，建立五行，起消息，正闰余，于是有天地神袄物类之官，是谓五官各司其序，不相乱也。民是以能有信，神是以能有明德。民神异业，敬而不读，故神降之嘉生，民以物享，灾祸不生，所求不匮。”——《史记·历书》
在以司马迁为代表的统治阶级心中，历法本是用来与天神沟通的，是为军国大事、王朝更迭服务的。
早到汉代木简历书，晚至如今的“黄历”，这种思想影响之深远，以至于在历朝历代都有着“正朔”的需求。
苏州文庙藏 帝王绍运图碑，“正朔”代表了王朝的正当性
讲到这里，我们大概也可以知道，为什么每当新朝代的开始，皇家就会重新制定一部新的历法。
华夏古天文，既有其进步性，却也因此有了阶级局限。
陆
斗转星移即使天文台严谨地证明着它的科学属性，但在东方， 人们还是会自觉地将奇异的天象同人间祸福相联系。
在这种观念下发展的天文学，为我们留下了领先世界的数学与历法，但却因为它自带占卜祸福的属性，为皇权所垄断。
从西周开始，原本负责观星的巫觋被纳入正式的官僚体系当中。
自西晋起，朝廷颁布了 “禁星气，谶纬之学” 的法令。一直到明清， 观星都是独属于朝廷的“私学”。
修建于北宋皇宫中的水运仪象台，集天文观测、天文演示和报时系统为一体的天文仪器，被誉为是世界上的最早的天文钟。 摄影：禹涵
为了禁止私人观星的活动，历朝历代禁令无数。 唐朝有法律规定，私人家中不能私藏观天象的仪器、天文图书等，“违者徒二年”。如果有人观天象妖言惑众的更会判以绞刑。
为了彰显朝廷观星的正规性，各个朝代都设立了不同的机构从事观测工作，高大的观星台也在朝廷的推进下建立起来。
北京古观象台，始建于明朝正统年间（1442年）摄影师：禹涵
中国的历朝历代分明都有设置有观象台，但帝王都需以“正朔”来标榜王朝正统，朝代更迭，前朝的技术与工具常常被授意毁坏。残留至今的，只有寥寥几座了。
北京古观象台布置手稿
观象台这一类建筑，曾证明中国科学技术的辉煌成就，却也埋下了思想上固步自封种子。
但星空，不会拒绝任何人的仰望。随着封建王朝逝去，中国的天文学翻开新的一页，逐渐与世界接轨。我们对星辰的情愫，终于得以抒发。
南京博物院藏明万历摹《坤舆万国全图》这时对地球大陆板块的认识才趋于成熟
观星台就像父辈，给予了我们知识与技术，却依然想守护那历史中的无限记忆。
陶寺古观象台位于山西省襄汾县陶寺城遗址，距今约有4700年的历史 ，比世界公认的英国巨石阵观测台（公元前1680年）要早近500年。
漫长的时光里，谁是第一个在华夏大地上仰望星空的人？我们早已不得而知。但只要我们来到观象台上，一代代古人伫立于那星空下的身影，总是会变得无比清晰。
登封告成观星台 摄影师：焦潇翔
在灿烂的星空之下，唯有这古老的建筑，历经风霜，巍然挺立。
- 参考文献- 牟宗琪. 登封观星台内部结构与隐蔽缺陷探地雷达探测技术研究.中国地质大学(北京),2016. 张家泰.“天地之中”与登封观星台.黄河科技大学学报,2013. 关增建.登封观星台的历史文化价值.自然辩证法通讯,2005. 江晓原.中国古代历法与星占术——兼论如何认识中国古代天文学.大自然探索,1988. 张家泰.登封观星台和元初天文观测的成就.考古,1976.
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