星图史话

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星图史话
从我们的地球向太空望去，所有的天体——太阳、月亮、行星、恒星、星云、星团和星系等等都有自己在天上特定的位置，要把他们在天上的位置记录下来，就需要绘制星图。星图的历史几乎与天文学本身一样古老。西方古典星图把星空的艺术发展到顶峰，它给星座注入生命；古典星图是科学和文化的结晶，它已成为人类文化的不朽遗产；在现代生活中，古典星图仍不失为我们认识自然和欣赏星空的有效工具。
星图与星座
要介绍星图，就不能不谈到星座。在没有精密的天文仪器的古代，为了标记天上众多的星星，世界各地不同文化的观测者不约而同地采用了同样的办法，那就是将邻近的恒星按照排列的形状划分成大小不一的区域。我国古代将星空分为三垣二十八宿；公元前3000年左右，巴比伦人开始把较亮的星划分为若干星座；而西方星座的雏形主要来自古希腊神话传说中的人物和动物，并一直延用至今。1928年国际天文学会联合对星座的名称界限作了科学的统一标准，一共有88个星座，每个星座都有各自的名称和符号。本文中将要介绍的西方古典星图，无一例外的都是以星座为单位绘制的，古典星图的发展史是星座发展变化的缩影。

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由于天文知识的限制，我们的祖先认为天球是一个以地球为中心的实体，所以最早期的星图是将全天直观地绘制在一个球体上，在球的表面绘有想象中的星座图形。这类星图中的代表作是现藏于意大利那不勒斯国立博物馆的大理石刻Farnese天球，创作于公元70年以前，Farnese天球由希腊神话中的擎天巨神阿特拉斯（Atlas）扛在背上，因此又称“阿特拉斯扛天”。Farnese天球上绘有古代的星座图案，却没有标出恒星，但一些天文考古专家认为天球上曾经是刻有恒星的。除了笨重以外，将星图绘在球体上带来的最大不便就是由于人们要从天球的外面向里面看，所以上面的星星是左右颠倒的。为了使用方便，需要将我们实际看到的星星的位置绘制在平面上，我们现在提到的“星图”都是指这些平面星图。
按照绘制的风格，星图可以分为古典星图和现代星图两种。古典星图中绘有与星座相关的图案，由于文化传统的差异，不同民族的古典星图也各不相同，其中最为灿烂的要数发源于欧洲的西方古典星图，它甚至被当作艺术品来看待。而现代星图则更加注重星图的实用性，通常恒星的位置绘制精确，星名标注完备，并尽量多地提供各种相关信息。
西方古典星图起源于古代希腊、罗马时期，发展于文艺复兴之后的16世纪，并于16世纪下半叶至18世纪达到鼎盛。这些星图中通常都绘出了与神话传说有关的图案，当时的天文学家常用天体在星座图案上的位置，而不是它们的坐标来确定它们本身的位置，因此很多古典星图只标出了粗略的坐标网格。早期较著名的古典星图是由中世纪的僧侣Geruvigus于公元1000年前后绘制的，它由哈利父子收集，现存于大英博物馆。Geruvigus星图风格古朴，与后期的古典星图相比显得粗糙了一些，但它对于以后的星图画家的影响却很大，从很多图上都能看到它的影子。

拜耳星图标志着西方古典星图黄金时代的到来

在Geruvigus星图之后出现的最著名的古典星图是由德国的律师和天文学家拜耳(Johann Bayer)创作的Uranometria星图，Uranometria是由词根Urano和metria构成的，Urano来自希腊神话中的天神（Uranus）和天文女神（Urania），代表“天”，而metria是“测量”的词根，合起来的意思就是“测天图”。 Uranometria星图的第一版出版于1603年，在当时，Uranometria星图以其高度的科学性和完美的艺术性为星图学树立了全新的标准。拜耳在绘制Uranometria星图时使用的恒星的位置来自那个时代天文学界的一项史无前例的成果——丹麦天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）的观测结果，尽管当时还没有望远镜，但第谷·布拉赫测量的许多恒星的位置精度达到了1＇，正是高质量的位置资料使得Uranometria星图的精度甚至超过了很多现代的普及星图。Uranometria星图由51幅铜版印制的星图和一部含有1709颗恒星数据的星表组成,其中当时的48个传统星座每个一图，另有两幅索引图和一幅著名的南天星座图。首次将12个南天的新星座绘入星图，并使其广为传播是拜耳的一大功绩。这12 个南天星座是由荷兰航海家凯泽尔（P. D. Keyzer）创设的，并一直延用至今。在Uranometria星图中拜耳还用小写希腊字母按照每个星座内恒星亮度的大致顺序标注亮星，如仙女座中最亮的星称为“仙女α”，这种为亮星命名的方法至今仍在广泛采用

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赫维留星图—最后一部基于肉眼观测的星图

在Uranometria星图出版后的两个半世纪里，又有大批的优秀古典星图相继问世。Uranometria星图之后的另一名著是波兰天文学家赫维留（Johannes Hevelius）绘制的Firmamentum Sobiescianum （简称赫维留星图）。赫维留于1611年出生于波兰但泽的一个酿酒商家庭，曾就读于荷兰的莱顿大学，并担任过但泽市的市政官员。作为当时著名的天文学家，赫维留接受过良好的教育，并具有相当的艺术天赋。他曾遍访欧洲的科学家与天文台，并于1641年在但泽建立了自己的天文台。赫维留星图中恒星的位置全部来自他自己的观测资料，他还出版了包括1564颗肉眼可见的恒星的星表，尽管在编制这些星表时望远镜已经发明了半个多世纪，而且正在得到广泛的应用，但固执的赫维留坚持认为在观测者与星星之间加入光学仪器会降低观测精度，因而拒绝使用望远镜。赫维留的星图和星表的精度达到了肉眼观测的极限，他的星表也是最后一部用肉眼观测的星表。赫维留星图共有56幅，其中两幅是北天和南天的索引图，另外54幅基本上是一个星座一幅图。尽管在一个多世纪前，天文学家们便开始重视赤道坐标系，但与拜耳星图一样，赫维留星图也采用了黄道坐标系，这反映了赫维留的保守性；还有一个方面也显示了他的保守性，那就是他的星图与我们看到的星空是左右颠倒的，只有身处天球之外的“神”才会看到赫维留星图上描绘的星空，这也许正是他为了取得与神一致的和谐。赫维留星图的绘制极为精美，造型极为生动，具有极高的艺术价值。赫维留在其星图之中设立了10个新的星座，其中狐狸座、小狮座、盾牌座、蝎虎座、山猫座、六分仪座、猎犬座一直延用至今，另外3个星座已经消失了。出版于1690年的赫维留星图早已绝版，1968年前苏联塔什干天文台的台长谢格洛夫将该台收藏的这套古典星图翻译成俄文出版。1977年日本的地人书馆又将俄文版译成日文出版。这两套新版星图的出现使赫维留星图在全世界得到了广泛流传。

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弗拉姆斯蒂德星图——古典星图的又一座里程碑

在赫维留星图出版后不久，古典星图史上的又一个里程碑出现了，它就是英国首任皇家天文学家弗拉姆斯蒂德（John Flamsteed）的星图Atlas Coelestis （简称弗拉姆斯蒂德星图）。弗拉姆斯蒂德星图在绘制方法上有了质的飞跃，其精度也很高，与现代的大多数目视星图不相上下，它还是当今天文科普作品中引用得最多的星图之一，其重要性显而易见。弗拉姆斯蒂德对天文学的贡献是多方面的，但他最重要的工作是在星表和星图方面。在弗拉姆斯蒂德时代，人们仍然在广泛使用第谷和赫维留的目视星表，为了使这一情况得到改观，他把望远镜引入基本天体测量学，用于编制全新的星表。他在1676－1689年间共作了大约2万次观测，测量精度约为10",3000颗星的测量结果收入了著名的“不列颠星表”（Britannic Catalogue）。根据弗拉姆斯蒂德的星表绘制的星图出版于1729年，为对开本，共有左右合页的星图27幅，由当时英国著名的画家詹姆斯·索赫尔绘制，其造型典雅，至今仍可在很多现代出版的星座图谱中看到它们的影子。与以往的星图相比，弗拉姆斯蒂德星图最大的进步在于采用了比以往更为合理的投影方法，拜耳星图和赫维留星图中的坐标网格无论在数学上还是制图学上都是错误的，而弗拉姆斯蒂德首次采用了正弦曲线投影，大大减低了天区的变形。

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波德星图——古典星图的颠峰巨著

如果说古典星图的黄金时代开始于拜耳星图，那么两个世纪之后——1801年另一位德国天文学家波德（J.E.Bode）的巨著Uranographia（简称波德星图）的问世将古典星图推上了顶峰，但在这以后，古典星图便开始被更为实用的现代星图取代了。波德生于德国汉堡，自学天文学，1786年起担任柏林天文台台长，长达40年之久。他发表过多种天文普及著作和星图，被称为“波德星图”的有7种之多，其中以1801年出版的Uranographia最为著名。Uranographia共14幅，为超大幅的折叠图版，其中12幅为北半球的每月星图。Uranographia共有17000颗恒星，包括所有肉眼可见的恒星和一批暗达8等的星，此外还有约2500个星云、星团以及几乎所有曾经被使用过的星座。18世纪和19世纪是星座“泛滥”的时代，最多时竟多达120个（现在根据国际天文学联合会颁布的标准，共有星座88个）！Uranographia中采用了大约100个星座。波德还是第一批绘出明确的星座界限的星图作者之一，星座界限对于现代的天文学家来说是司空见惯的，但在当时却很少有人涉及，而且缺少统一的标准，但星座界限的出现毕竟使得每一颗星都属于了确定的星座。Uranographia还采用了极佳的圆锥曲线投影法，使得星座图形的变形最小，这一方法至今仍在广泛使用。
古典星图向现代星图的过渡
19世纪，人类在科学、技术和工程的各个领域都迎来了革命性的发展，天文学也不例外，例如恒星位置的测量精度在19世纪前半叶得到了极大的提高，1830年前后天文学家已经能够得到小于一个角秒（1/3600）度的测量精度。测量精度的提高使得编制高精度的星表成为可能。进入19世纪后在星图领域的另一个变化是逐渐淘汰了华丽的星座图案，这也标志着古典星图开始逐渐向现代星图过渡。
在当时的情况下，再绘出星座的艺术图形不但显得多余（同时也增加了制造成本），更容易使人们对天文学产生误解，一方面这些星座图案会使人们觉得天文学过于华丽而不像一门严肃的科学，另一方面当时的天文学家正在苦于公众经常分不清天文学与占星术，而星图中的图案往往使得公众对天文学的误解进一步加深。促使古典星图消亡的最重要的原因是人们已经习惯于利用天球坐标，而无需星座图案来描述星星的位置了。此外，复杂的图案占用了图面大量的空间，也使得图中的星数大受限制。
尽管如此，在波德星图之后仍不断有古典星图问世，其中杰出的代表是英国人詹米森（A. Jamieson）于1822年出版的“天图”（A Celestial Atlas）。这套星图由30幅图组成，其特点是每幅图都配有详细的文字解说，实际上是将星图和观测手册合在了一起，非常实用。有一些星图为彩色印刷，这在当时非常新颖。詹米森的星图仍然保留了18世纪古典星图的许多特点，其中主图仍采用过时的正弦曲线投影法，这显然是受了弗拉姆斯蒂德星图的影响。不过詹米森星图没有波德星图那么杂乱，更适合初学者使用。
古典星图的作用，并没有因为现代科学的发展而消亡，不过更趋向于艺术欣赏的范畴，许多艺术家在古典星图的基础上用现代思维的手法，创作出新型的星座图形，又创建了一个个新的星座画廊，成为古典星图的新时代。