北宋是中国古代科学发展的一个高峰时期，人文科学、社会科学和自然科学都十分发达。在这些科学技术中，天文学是一门非常重要的学科。北宋的天文学不但在制定历法，观测天象等方面有了很大的发展，还因为它对皇权统治有着重要作用而受到统治者的重视。正是在这种重视之下，北宋的历法、天象观测和新式天文仪器等方面取得了较大突破，也涌现出了沈括为代表的一大批杰出的天文学家，是我国封建社会天文学的一个大发展时期，也为今天的天文学贡献了中国人的智慧和成果。
在古代社会，天文学并不是一门单纯的自然科学，它的身上既有探索宇宙奥秘的属性，又有与政治、文化相结合的社会属性。虽然天文学最开始的目的是为了指导农业生产，安排农时，但由于它是沟通上天和人间的一座桥梁，历来都被统治者利用，为他们统治合法性提供理论上的支持。
中国的皇权有一个鲜明的特点，就是以“皇权天授”为中心，突出帝王天子是受上天的旨意来统治人民的，是上天在人间的代表。而天文学中的占星术，正是与上天沟通，领会上天旨意的一种手段。古人认为，上天的旨意会通过一些特殊的天象来昭示，天文就是领会这些旨意的一种手段。
司天监
天文学的另一个政治作用是可以约束皇权。皇权不能无止境的膨胀，这是古代士大夫们的共识。由于皇帝是上天驻在人间的代表，他的一言一行只有上天才能约束，所以当皇帝无道时，上天会呈现出种种异象来警告帝王，而帝王必须采取手段来弥补政策上的过失。这种约束既能维护皇权的尊严，又有助于皇权的统治，意义是非常大的。
如果上天显示异象，皇帝仍然无动于衷，士大夫们就会拼死谏言。由于有上天的暗示做为基础，这种进谏也容易被皇帝接受。我们在历史中经常会看到，每当出现日食、慧星或者七星合一等天文现象时，皇帝都会检讨自己的过失，总结自己的政策，用“罪已诏”来向上天谢罪。只有这样，民心才会不失，他的统治才会更加稳固。所以在古代政权中，天文学是台谏制度中的一种补充，但是效果和作用非常明显。很多昏庸的皇帝不一定能听得进直谏，但对于上天异象非常顾忌，生怕上天真的降罪，往往会有所收敛，这就是天文学在政治中的作用。
由于天文学在古代社会中有着重要作用，所以统治者都很重视。以北宋为例，其天文最高机构为司天监，主要负责掌握天文变化，制定历法，占卜凶吉，为统治者提供政策的理论依据。
皇帝与司天监官员
司天监是正三品官员，其下有四品下的少监、五品的春官、夏官、秋官、冬官各一人，七品监丞一人，加上保章、礼性、历生等下级官员数人，总体来说机构并不十分庞大。司天监归中书省管辖，但很多时候都是皇帝直管。宋仁宗时又设置了司天监提举一职，掌管司天监行政工作，而天文、地动等技术性工作仍由正三品的司天监负责。
由于皇帝的重视，司天监提举一般由皇帝信任的近臣担任，且以精通天文历法者居多。如北宋长期担任司天监提举的司马光、沈括等人，都是皇帝信任的重臣，本身也有极高的天文学素质。这些内行管理内行，使得北宋的天文学能在一个良性的轨道上发展。
司天监属下的官吏很多不是科举上位的。因为天文学是一们杂学，当时学习的人比较少，一般读书人只攻读四书五经，做八股文，无法胜任。所以司天监的官吏，特别是下层吏员一般是通过专门的征召而来。宋太宗时就向全国颁布过征贤启示，要求“诸道所知天文之人，诏以隶司天台”，如果有“素明知天文术者藏匿不出，弃市。首告者赏钱十万”。从这则诏书可以看出，当时天文方面的人才确实不多，皇帝为了得到这些人不得不颁布严法，征召不来的要杀头，举报者可得钱十万。这从另一方面也反映了统治者对急于得到天文人才的迫切心情。
司天监官员
有些司天监的专家，出于对天文历法之学的热爱，往往会将自己的知识传授给自己的儿孙。其儿孙也可通过荫授做官。宋朝司天监的官员中的大多数都是父子相承的天文世家子弟。天文学是一门非常博大精深的学问，如果没有常年的系统学习，很难全面掌握。相对民间的土专家来说，这些世家子弟可以在很小的时候得到父兄的言传身教，知识比较系统，也能胜任工作。虽然难免有一些滥竽充数之辈，但总体来说，这项政策还是利大于弊的。
司天监官员们的俸禄是比较高的，他们在本俸之外，还有另外的“添给”，也就是补贴。其中有职田、餐钱和发放一些抵钱券等等。他们中的下层吏员年老后，养老问题也由政府承担，所以在北宋从事天文研究行业，还是一个很不错的选择。
浑天仪
北宋只允许官方研究天文，严禁民间私自观测、研究、传播天文学的。因为天文学往往容易被一些别有用心的人利用，历代农民起义都会打着上天的旗号，称自己是“替天行道”，借以收买人心。所以北宋对民间研究天文的处罚力度很大，私习天文者，一般会以“论兵挟畿”的罪名处死，即使只观测不传播，也会处以杖脊流放。
“天文首重历法”，作为天文学的基础，无论是天文观测还是授时，历法都有着重要作用。北宋天文学家制定的历法以应天历、仪天历最为完善。
北宋天文学家们通过长期观测，发现当时使用的五代的钦天历与实际天象相比，有一定的偏差，所以在经皇帝批准后，着手制定新的历法。宋太宗时，司天监王处讷会同司天监官员。参照昭历、吉历等历法，以二十四节气相对照，发现当时的钦天历记时稍后，并加以调整，制定了新的《应天历》。
《宋史》记载：“新历三年而成。旧历气节加时，后天半时，五星之行差半次，日食之候差十刻，不可用。”由此可知，新的历法是经过三年的研究而成，在参考了同时期其他人制定的历法基础上，汇集众人的智慧而成。相比之下，比原来使用的历法准确得多，这部《应天历》也沿用到宋真宗后期。
《应天历》是用什么办法来与之前的历法进行比较，再结合实际制定的呢？当时对比检验的方法有四种，主要是根据气朔的变化和星星在天空的位置而定的。《宋史》上说，新的历法是在“较日月交食，以为晦朔之数。日行盈缩 月行迟疾 五星加减”的基础上，通过对过去已发生的日食、月食进行比对，通过检验新历中预测金、木、水、火、土五星在恒星中的位置而确定的，历法精度比之前的历法提高了许多，也是北宋天文学上的一大进步。
北宋也发明了许多新的天文仪器，“太平浑仪”就是其中的佼佼者。这是宋太宗时期司天监秋正张思训经过多年研究制成的，高达丈余，里面有各种机关，下设轮子，刻有十二时辰的时间刻度，上有一个圆形穹顶，布三百六十五度的天象，嵌有日、月和星辰，利用水银带动穹顶的旋转。“冬至之日，日在黄道表；夏至之日 日在赤道里”，日月星象都可以在上面直观的反映出来，尤为精妙。
浑仪
宋仁宗时，司天监又了皇佑浑仪，纠正了前代浑仪中测量太阳角度时，只能利用太阳在地平线上进行测量的不足，在浑仪添加了赤道环，测量起来更加精准，还能在夜间太阳东山后，利用赤道环推算太阳的位置，不能不说是天文观测史上的一大飞跃。
北宋初期，最为权威和精准的计时工具是“秤漏”。这是北魏时期发明的一种天文计时器，但早在王处讷编制《应天历》时，就发现这种计时工具并不十分准确，与实际时间有偏差。
“秤漏”的工作原理是利用漏中的水滴计时，但在天文学这种对时间精度要求极高的工作上，水滴计时往往会受到水质、水温的影响，精度有所下降。所以宋代司天监官员燕肃对此加以改进，发明了新的“莲花漏”。这是一种多级补偿型，利用浮子增加漏壶层级数，达到提高精度的一种新式计时器，研制成功后“以候昏晓，世推其精”。
天文学的科技成果要想传承下去，就必须记载到文献之中。而北宋在天文学的文献资料征集、整理和保存上，也做了大量的工作，当时的一些研究成果这才得以流传下来。
北宋先后多次下诏征集民间的天文学著作。《续资治通鉴》记载：“开宝五年，禁玄象器物，天文曜历、太乙、雷公、六壬、遁甲等不得私藏于家，有者并送官”，此后历代皇帝又多次下诏，征收民间天文学著作。这些著作收缴上来之后，保存在司天监，供天文学家们参考、比对，对古代天文资料的留存起了很大的作用。
天文学资料
司天监在北宋一朝，共撰写了五千多篇天文学的观测资料、时令比对资料，这些资料也都得到了很好的保存。政府对资料的保管制定了严格的措施，从守卫到防火，从值班到借阅，都有一套完整的制度，这也是北宋政府重视天文的一种表现。
说起北宋天文学家，曾任司天监的沈括是首屈一指的。他的成就是多方面的，不仅在天文、历法上是一位大师，还在医学、物理、生物等领域有着卓越成就。他的《梦溪笔谈》是一本古代科学的大百科全书。
沈括
沈括是个极为严谨的科学家，他为了观测北极星的准确位置，曾连续三个月用浑天仪观测北极星的位置，并把初夜、中夜和后半夜见到的北极星方位画在图上，最后测出北极星与北极之间的度数。
自从熙宁五年主持司天监以来，他破格提拔了多名精通天文历算的下层官员和士人，鼓励他们致力天文观测和研究，培养出了茅朴、徐德康等天文学者。可以说，司天监在沈括入主手，迎来了一个天文学上大发展的时代。
中国封建社会的天文学者中，周敦颐、邵雍、张载、程颐等人都曾在司天监任职，他们从宇宙层面探讨天地的变化和日月星辰的规律，并利用这些天道规律完善自己的学说，特别是将天文天象与儒家学说结合起来，维护封建统治。这是封建社会天文学赖以发展的基础。所以北宋才会给司天监的天文学者们很高的待遇。而这些天文学者们利用优越的条件，更能安心从事研究，又推动了北宋天文学的发展，形成了良性的循环。
等待探索的宇宙星空
总体来说，封建社会的天文学是为封建皇权服务的，而并不是为了研究宇宙的一些真理。事实上当天文观测结果与封建社会的皇权相冲突时，为了维护皇权，政府也会对这些成果进行打压。甚至有些天文学者会故意做假，杜撰一些观测报告，迎合统治者的需要。这都是北宋天文学史上的一些局限。但无论怎样，北宋时期的天文学以四座大型浑仪、九套历法、七次大观星的成绩，在封建社会的历史长河中，占据着极为重要的位置，也为今天的天文学做出了突出的贡献。其中做为主管天文的司天监，对天文学的发展也是功不可没的。
参考文献：《梦溪笔谈》、《中国科技史》
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