汉代是中国古代天文学的一个辉煌时期，到两晋南北朝时，我国又有了一系列的天文新发现。其中，堪称开创性贡献的是岁差及太阳、行星视运动不均匀性的发现。

黄道平面是地面观察者所见到的太阳一年中在恒星天球背景上视运动的平面，黄道面与天赤道的两交叉点称春分点和秋分点(两分点)，当太阳在天球上运行至这两点时，地球上正好是春分、秋分两节气。在黄道上几乎位于两分点正中间的两个点叫两至点(冬至点、夏至点)，太阳经过这两点时，地球上逢冬至、夏至两节气。由于太阳、月亮和行星对地球的引力作用，地球自转轴在天空中不断发生微小变化，因此地球看上去就像一个转速不高的陀螺，在自转的同时转轴也在摆动着，天北极约25800年摆动一周(如图1)。这样，在地面观测者看来，赤道平面也逐年改变，使得两分点与两至点逐年西移，每年的移动值就是岁差(如图2)。古代天文学家最初认为，太阳每经过一个回归年运行(由冬至点出发回到冬至点的运行)，正好回到恒星背景上的同一点，故此，太阳回归年等于恒星年(太阳相对于恒星背景的运行周期)：但由于岁差的存在，冬至点在恒星背景上向西移，而太阳沿黄道的视运动是向东的，这样，在恒星背景上，冬至点实际上已经向西“迎接”太阳到来，使得每个回归年过去时，太阳离最初的恒星背景上的出发点尚有一段距离，因此回归年要小于恒星年。

西汉末年的刘歆已发现了冬至点的变化，他认为冬至点“进退牵牛之前四度五分”，对一直沿用的冬至点在“牵牛初度”的说法感到困惑。公元4世纪，虞喜通过对同一时节的星辰出没实际时刻与古代天文记录的比较，发现星辰的出没时刻比古代记录的时间提前了。地球上的时刻是以回归年为准的，星辰出没提前，只能说明回归年比预计的要短。星辰的出没是自东向西的，比同一季节记录时间提前，说明两分点、两至点向西移动了。虞喜在历史上首次提出了岁差概念，他指出：太阳在恒星天空背景上作一周天的视运动周期，并非太阳回到冬至点的一周年，所以应该将回归年与恒星年分开，将周天运动与周年运动分开，“天为天，岁为岁”。虞喜还从历史上的天文记录推算出两分点、两至点每50年向西移一度的结论。南朝的何承天利用了先人的观测资料，自己又进行了数十年的观测，分析得出岁差为每年相差百分之一度。今天我们知道，实际值正好介于虞喜与何承天的推算值之间，应为77.5年一度。后来，刘宋时代的祖冲之、隋代的刘焯、唐代的一行又深入研究了岁差问题，且在编制历法中考虑了岁差因素。

图1 26000年内天球北极在恒星间的移动

图2 岁差示意图

日月五星视运动不均匀性的发现，也是我国天文学史上的一件大事。北齐天文学家张子信利用浑仪对日月五星进行了30余年的观测，发现太阳及五大行星视运动不是等速的。日月的运行，均有“疾”和“迟”的现象，太阳在春分后运行较慢，在秋分后运行较快，这意味着四季的长度不一定相等，两至点也不一定在两分点的正中间。虽然张子信的观察不太准确，对视运动不均匀性的解释也较幼稚，但他的发现却对后世的天文研究、历法制定有着很重要的意义。另外，这一时期的天文学家在日月食的推算和预报方面也取得了很大进展，祖冲之等人对一些天文常数值的推算已精确到让后世惊叹的地步。

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