古埃及人在生活和生產中發現,尼羅河水定期泛濫而且這泛濫期間大約間隔365天。古埃及人還發現每年7月中的某一天早上,尼羅河河水潮頭來到開羅附近。天狼星與太陽同時從地平線升起,同時世界上最早的太陽曆就從埃及人的手裡誕生了。
1、 太陽曆
太陽曆由於農業生產的需要早在公元前4000年之前,古埃及就在開始猜測尼羅河水。漲潮時間和觀測天象發現天狼星第1次和太陽同時升起的那一天,再過56天尼羅河開始泛濫。於是他們就把天狼星和太陽同時升起的那一天作為一年的開始,推算起來這一天剛好是7月19日。就這樣古埃及人於公元前4241年制定了世界上第一部相當精準的曆法。該曆法規定一年為三個季節,泛濫期季節、播種期季節、收穫期季節。一年12個月,每個季節4個月每月30天,每月裡10天一大周,5天一小周。最後一個月另加5天作為宗教假日,這樣全年共365天,這就是人類歷史上第1部太陽曆。
埃及人把天狼星看作是聖河泛濫的預告,視他為神明,對他頂禮膜拜。他在全國各地修建廟宇,祭祀天狼,祈禱豐收。如埃及女神伊希斯的廟門就正對著天狼星升起的方向。也有人認為著名的埃及金字塔就是用來觀測天狼星的,耐人尋味的是天狼星的埃及象徵形象也是三角形的,很像金字塔的形狀。古埃及人把這一次黎明前天狼星從東方升起到下一次黎明前東方升起之間的時間確定了一年,把黎明前天狼星升起的那一天定為歲首,這一年叫做狼星年。狼星年的天數是365.25天,與今天精密的數字365.2422天很接近。照這樣的立法規劃一年時間比地球繞太陽運行一周的時間,1/4天。
到公元前一世紀,羅馬人在埃及太陽曆的基礎上制定了自己的儒略曆。19世紀又將儒略曆改進產生了格里高利曆也就是今天的太陽曆也稱陽曆。
2、太陰曆
太陰曆以月亮圓缺變化為確定在古埃及存在,這樣的立法是將一年分為12個月,但每個月只有29.53天,一年是354.36天,全年比太陽曆少10點88天。太陰曆在古埃及主要用於確定宗教日期,不管太陽曆還是太陰曆一天都被劃分為24個小時,每個重點變化都以一個星座或一個恆星的出現為標誌。古埃及人把晝和夜各分成12個部分,每個部分是日出到日落,日落到日出的時間為1/12。
古埃及確定白天12個小時的方法比較多,如觀察太陽的方位角即看太陽照射直立棍子的投影有不同,或看牆上凸凹出木頭在地上的影子,這些方法都可以用來確定時間。埃及人用棍子發明了一個簡單的測定儀,類似於中國古代的日冕,通過觀察太陽高度來確定白天的小時。公元前16世界埃及人設計出了一種水鍾來測定時間,水鍾是一個上大下小像花盆一樣的容器,上面刻有線條作為標記刻度。使用時將水灌到一定特定的位置,然後讓水從底部的一個小孔逐步滴出水平降到一個刻度時,即表示夜間的某一刻度。這這一水鍾,後來的希臘人改進成為古代的漏壺。
3、 天文觀測
古埃及天文學起源很早也很發達,進入進入法老神權國家後。因需要確定宗教祭祀和節日時間,精確測定了宗教建築,金塔方位,建立了一套發達的天文觀測技術。在古埃及有一支專門的觀察天空,注意星星的天文工作隊伍,他們主要是各神廟的神職人員。當時的天文臺實際上就是神廟,如吳迪比斯著名的卡納克神廟最初是為了觀測天上的星座而建立的。廟中的阿蒙拉神可以利用照射到內殿黑暗壁上掛著一線陽光來精確的計算出夏至的時間,當看到的天狼星經過神廟主軸時就意味著河泛濫季節開始了。
從神廟墓室的天花板和棺蓋上所刻的星座圖,可以看出古埃及人已經掌握了一些主要星座和星體的運行知識,如太陽、月亮、金星、火星、木星、土星大熊星座、天鵝星座、獵戶星座、牧人星座和仙后星座等。天龍星座,白羊星座,天蠍星座,也用其他或動物的形象表示了出來。
這些天體觀察主要是通過一種的精準儀器計算的,他用一根木棍做成一端帶有縫隙,另兩端做成直角。觀察時需要兩個人面對面坐在神廟的頂上,以一個人的眼睛對起點通過瞄準器的縫隙和每個和每人一個的懸垂尺形成一條通向北極星的線,及當地的子午線。然後用它來測定各種星體的位置,標在畫有線格和兩人影像的莎草紙上,並且記上觀察時刻和星座名稱從而形成一座星座圖。在古埃及人的心目中宙是一個巨大長方形的盒子,盒子的底部是大地,略顯凹形。埃及處在盒子的中央,盒頂就是天,它像一塊巨大的天花板由大地四角隆起的四座大山支撐的。盒子的邊緣環繞著一條大河一條巨船,載著太陽在河上來回行駛,而埃及的尼羅河就像這條大船中的一個支流。
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