中国天文史从繁荣到衰落(从宋初到明末)
1006和1054年超新星的出现，特别是1054年的超新星记录，已经成为当代天文研究中非常重要的数据。在这颗超新星出现的位置，现在有一个蟹状星云，这是当代最有趣的研究对象之一。
在此期间，先后测量了5个星位:第一次在大中祥符三年(公元1010)，第二次在乾年(公元1034 ~ 1038)，第三次在乾年(公元1049 ~ 668)，第四次在元丰(1078 ~ 108其中元丰年间的观测结果被绘制成星图并保存在石碑上，就是著名的苏州石刻天文图。
元丰年间的观测结果也以星图的形式保存在苏颂的《新仪器新像法》中。《新仪器图像要义》是为元七年(公元1092年)制作的水运仪台编写的手册。它不仅描述了150多种机械零件，而且有60多张图纸，是研究古代仪器的极好材料。
苏颂和韩公廉，在完成水运仪台后，创造了浑天仪现象，直径比人的身高还大，人可以进入内部观看。球体上按照星星的位置扎上小孔，人们在里面看到的光很少，就像天上的星星一样。如今这种仪器也被称为假天体仪，是现代天文馆星空演示的先驱。
与苏颂同时代的沈括，在天文学上也有重要贡献。熙宁七年(公元1074年)，他在制造浑天仪时省略了白环，用计算找到了月亮的白坐标，这是中国浑天仪由繁到简的开始。沈括还用减小窥视孔下端孔径的方法限制人眼运动范围，以减少视准误差；通过观察北极星的位置来修正浑仪极轴的安装方向。他还改进了破釜酒，从理论上研究了不同季节水流速度不相等的问题，提出了相当于真太阳日和平太阳日(见太阳)长短之差的问题。更重要的是，沈括在历法上独树一帜，提出了十二气历法。“立春一天是孟春一天，仲春一天，最多31天，最少30天；年年过，永无闰月。”(《孟茜笔谈·补笔谈》卷二)这其实是一种阳历，但由于传统习惯，这种历法一直没有实行。
宋代实行了300多年的历法共有18种，其中比较有创造性的是北宋姚舜辅撰写的《纪元》(1107)和南朝后期杨仲甫撰写的《统一日历》(1199)。纪元历开创了通过观测金星来确定太阳位置的方法。《通天历》确定的回归年数为365.2425天，与现行公历的平均历年完全相同，但比公历(1582)的颁布早了383年。《通天历》中提出的回归年长度是变化的，其值是老的小的。
宋代思想家对自然现象的论述较多。在天文学中，有很多关于天体运行和形成的讨论。其中，比较有代表性的人物是张载和朱。
张载指出，一年中昼夜长短的变化，是阴阳盛衰造成的，使大地盛衰。天体在一天当中的升降，是地球被空气向左转的结果。张载也认为空间和时间是物质存在的形式，宇宙处处充满气。“气忍不住为万物聚，万物忍不住散入虚空，不得已而为之。”
朱虽然主张宇宙循环论，但他对具体的天地(相当于太阳系)的形成过程有完整的看法。他从漩涡水将物体吸入漩涡中心的现象出发，认为“天地之始，唯阴阳之气。”这种气体四处流动。磨的急了，很多渣滓都被砸了，无处可出，中间就形成了一块地。清气者，是天、日、月、星，只在外，时时运行；地面只会停留在中心，不会在下一个地方”(《斋藤优子语》第一卷)。今天，这一理论自然有许多错误，但与朱以前的天体演化思想相比，它是一个进步。元军于1276年攻占南宋都城临安(今杭州)后，忽必烈将金、宋两位天师的人员集中在大都(今北京)，加上一些新选拔的人才，组成了一支强大的天文队伍。在王勋和郭守敬的主持下，这支队伍从事制造仪器、测量和编纂新历法，仅用五年时间(1276 ~ 1280)就取得了巨大成就，把中国古代天文学推向了一个新的高峰。
一是制造了多种新的器械，其中简易器械、直立器械、高桌、景观标志、正方案、精致器械都是创新的。简仪是浑天仪的革命性改革，其设计制造水平领先世界300多年，直到1598年著名天文学家第谷发明的仪器也无法与之相比。倒置式仪器利用针孔成像原理，将太阳投射到一个半球形的仪器表面上，直接读取其球面坐标值。高米就是把传统的八尺米抬高到四尺，这样在同样的测量精度下，误差降低到原来的五分之一。景观符号是高度计的辅助仪器，利用针孔成像原理，消除高度计阴影端模糊的缺点，提高观测精度。正面的方案是在一块四尺见方的木板上画出19个同心圆，并在中心摆好一张桌子。当桌子的阴影端画有19个同心圆时，在中心立一张桌子，当桌子的阴影端落在一个圆上时记下，从早到晚连接同一圆上的两点，它们的中点与中心的连线为正南北方向；如果把它横着立着，还可以测量北极的高度，这是一种很容易携带到野外的仪器。玲珑乐器类似于苏颂、韩公莲创作的《浑天图》，是一种让人在里面观看的演奏乐器。
1281年后，郭守敬还创造了许多新的乐器，其中大明殿漏光是最突出的一件。它是一个机械计时器，看起来像一个灯笼球，由水驱动。还装饰有能准时跳跃的动物模型，和欧洲各种附着在机械钟上的表演机械一样。
二是开展了前所未有的规模观测。在全国27个地方设立观测站，测量当地地理纬度，从南海(北纬15度)到北海(北纬65度)每隔10度设立一个观测站，测量夏季至日日影长度和昼夜长短。
再次，对一系列天文数据进行了测量，并对旧数据进行了检查，选取了精确数据。如回归年数值取自南宋通天历，朔望月、近月、交月数值取自金重修的《大明历》(1181年)和元初耶律楚材撰写的《西征元历》。对28地间距离的测量，平均误差小于5’，精度是宋代的两倍。新测得的赤纬角误差仅为65438±0′。
第四，在大量观察研究的基础上，至元十七年(公元1280年)编制了时间日历，并于次年实施。编年历用三次差插值法求太阳在黄道上的视运行速度和月亮每天绕地球运行的速度，用类似球面三角形的矢切圆法求太阳右子午线的赤纬、赤纬角和赤纬交点与黄池的距离。这两种方法在天文学和数学史上都起着重要的作用。
《授时历》从元朝一直使用到明朝(公元1644)。明代改称“大历”，但方法只是把在北京看到的日出时间改为在南京看到的时间，以洪武十七年(公元1384年)为纪元，省略了百年回归年的兴衰规律，其他都没变。
在元明时期，除了一般的授时历法外，一种来自阿拉伯的回历也在中国的少数民族中流行。至元四年(公元1267年)，西域天文学家扎马鲁丁提出了“万年历”，忽必烈汗曾经出版过。同年，扎马鲁丁负责制造了7件阿拉伯天文仪器，包括托勒密黄道浑天仪、尺子、地球仪和星盘。至元八年(公元1271)，在商都(今内蒙古自治区正蓝旗)建立会稽天台，每年发行会稽历书。元亡明盛时，会司田健的工作人员迁都，在秦天田健设立会司，负责推算天象，发行历书，与大历书比较，还翻译一些天文书籍。中西天文学的融合。从明初至明万历年间的二百年间，天文学的主要进步有:翻译阿拉伯文天文书籍；郑和在1405年至1432年的远洋航行中，利用“持星术”进行定位定向，发展了航海天文学。观测奇怪的天文现象(如1572和1604的超新星)。总的来说，发明很少，可以认为是中国天文学发展史上的一个低潮。
明末资本主义的萌芽促使人们对科学技术有了新的要求。虽然1595和1610两次改历运动未能实现，但人们关注到了历法改革的思路。这时，欧洲的耶稣会传教士来到中国。了解到中国对新知识的追求，他们采取了学术传教的政策。
早期(1583)来华的意大利人利玛窦多次向欧洲报告中国对天文知识的兴趣和需求。在他的影响和要求下，后来来华的耶稣会士大多懂得一些天文知识，有的甚至接受过专门训练。他们的欧洲天文学知识受到当时进步知识分子的欢迎，并被翻译和介绍。
早期出版的关于欧洲天文学的著作有:亨盖通宪图论(1607)、简平一论(1611年)、指示论(1614年)、表现论。这些作品大多介绍欧洲天文仪器。
“Hungaitongxian”和“Jane Pingyi”都是星盘，“表盘”是西方的日晷，“望远镜”是伽利略望远镜。《天道简介》中介绍了托勒密地心说体系的十二天道以及伽利略通过望远镜观测到的一些全新结果。其中，除了《洪盖统宪法论》一书是李之藻自己写的以外，其余的书都是耶稣会士在中国学者的协助下写的。
中国学者不仅参与了欧洲天文学知识的翻译和介绍，还向耶稣会士学习了欧洲天文学的计算方法。所以在万历三十八年(公元1610)，徐光启就能够用西方的方法预报今年11月(65438+2月15)的日食。经观察证明，这一预报较为准确，从而将人们的注意力吸引到法国西部。
崇祯二年五月，有一次日食(六月21，1629)，秦的预报又明显错了。明政府决心改历，命徐光启在北京宣武门组建百人历局，并聘请耶稣会士邓、贾科莫·罗和参与编纂工作。经过五年的努力，写了一本书，138。
《崇祯历书》与中国古代天文体系最显著的区别是:采用了第谷的宇宙体系和几何计算体系；介绍地球经纬度和地理学的概念；球面学的应用；采用欧洲常用的计量单位，周长360度，一天96分24小时，度和小时以下采用十进制。《崇祯历书》编于1634，但从未出版。1644年清军入关后，汤若望将该书缩减为103卷，改名为《西方新法历书》，呈送清政府。清政府任命汤若望为秦天监，并以“新西律”编纂次年的民间历书，定名为《时宪历》。此后，除了康熙三年至七年(公元1664 ~ 1668)期间，汤若望因杨光宪的控告而被封禁外，一直到道光六年(公元1826)，清政府都聘请欧洲传教士掌管秦田健，有时还同时任命两三名传教士。
在此期间，秦主要做了以下三项工作:康熙八年至十二年，南怀仁(1659来华)负责建造了6台大型第谷式古典仪器(现存于北京古观象台)，并编写了一本手册，即《灵台仪志》。
六十一年，康熙在修订西方新法历法的基础上，编撰了《历象考》一书。乾隆七年(公元1742年)编为《历考后记》(卷10)，首次应用开普勒行星运动第一、第二定律，但聚焦在椭圆上的是地球，而不是太阳。
乾隆十七年(公元1752年)编为32卷，星表列星3083颗。道光年间，传教士走后，我国天文学家重新测量了《仪像考》星表，道光二十四年(公元1844年)编为32卷，收星3240颗。
清政府不仅组织秦编辑这些书籍，还在康乾年间组织了两次大规模的调查。康熙47年至57年期间，在全国测量了630多个地方的经纬度，建立了以北京为中心的经纬度网；决定65，438+0，800英尺应为65，438+0里，200里应为地球子午线的65，438+0度。这种将长度单位与地球子午线1度的弧长联系起来的方法，在世界上是一个创举，早于法国制宪会议决定地球子午线4000万倍的弧长应为1米。在这次调查中，还发现38 '和39 '之间的每度弧长与41 '和47 '之间的每度弧长相差258英尺，即即使在41 '和47 '之间，每度里程也不同。这是世界上第一次通过实地测量发现地球是椭球体。
在清代，也有一批对自己的研究持认真态度的民间天文学家。无论是古代的还是外国的，他们都认真研究，批判发展，为中西天文学的融合做出了应有的贡献。其中，薛凤祚、王锡禅、梅文鼎、薛凤祚最为著名。他们在翻译西方天文学著作的基础上，撰写了《李雪辉通》等十余种著作，不仅介绍了一般理论，而且系统而详细地介绍了计算天体运动的各种方法。为了计算方便，他将60进制改为10进制，重新编制了三角函数等数学表格。
王希禅与同时代的薛凤佐并称为“南王北王”，但王的成就大于薛。著有《小安新法》、《五星释义》。在前一本书里，他提出了金星凌日的计算方法，改进了日食的计算方法；在后一本书里，推导出了一套计算行星位置的公式，计算结果的精度比前一本高。梅文鼎写了许多书，为普及天文知识做出了巨大贡献。他和蒋勇等人在研究行星运动的过程中萌发了万有引力的思想。江永说得特别清楚:“五星皆以太阳为心针。”
继梅文鼎之后，乾嘉学者在天文学方面的主要贡献是利用当时的天文知识，对经典和史书中的天文资料进行了唾弃、整理、辨析和编纂，使许多混乱的资料得到了清理。其中最重要的是李锐对汉代三历、象限历、乾象历的研究。顾观光学了古代六历和周篇。此外，阮元等人还编撰了《畴人传》，王撰写了《历代长术提要》。这些都是对研究天文学史有益的参考书。