一、天文地理發明與發現
世界上最早的星圖
星圖，就是將恒星在宇宙之中的位置準確地投影到平麵上所構成的圖，這種圖非常難畫。考古學家們從各種挖掘出土的文物來看，中國是世界上最早繪製星圖的國家。而且星星在星圖上的位置，和現在科學家們運用高科技觀測到的實際位置基本一致。
中國目前在考古中發現最多的星圖，是三國時期吳太史令陳卓所畫的星圖。陳卓把當時天文學界存在的石氏、甘氏、巫鹹三家學派所命名的恒星，求同存異，合畫成了一張《全天星圖》。這幅星圖上一共有星283組、1464顆。
考古學家還挖掘出一張約在公元940年前後繪製在絹上的“敦煌星圖”。
科學家們還發現了中國古人將星圖雕刻在岩石上的《石刻星圖》。近年來，中國考古學家從五代時期的墓地中，發現了兩塊完好無損的二十八宿石刻星圖。每個石刻星圖上大約有180多顆星星，它們在天空的位置相當精確，是世界上發現的古星圖中的珍品。
現在，江蘇省蘇州市保存有一幅石刻天文圖。整幅星圖長26米，寬12米，上部繪有一個圓形的星圖，下部刻有文字，共有1440顆恒星。據考古學家研究分析，這幅珍貴的星圖是北宋黃袁在元豐年間(1078～1085)，根據天文觀測結果所繪製的。直到南宋理宗淳七年(1247)的時候，才刻到這塊石頭上，也是流傳至今較早的星圖之一。
中國古代勞動人民除了會製作恒星圖外，還會做最難繪製的彗星圖。1973年，考古學家在湖南長沙馬王堆3號墓中，出土了一種占驗吉凶的帛書。在這部2200多年前的迷信著作中，記錄了目前所知世界上最早的彗星。圖共29幅，形狀各異。那長長的像掃帚一樣的是彗尾，圓圈或黑點代表彗星頭。在每幅彗星圖的下麵，都有占文，開頭記有彗星的名稱，其中還包括有著名的哈雷彗星。
中國古代的這些星圖，為人類認識宇宙奠定了堅實的基礎，充分說明了中國古代人民在天文學研究方麵的卓越成就。
哈雷彗星
著名的哈雷彗星，在歐洲是被科學家阿皮亞尼斯於1531年第一次發現的。1607年，科學家開普勒第二次發現了這顆彗星。當哈雷彗星於1683年第三次被科學家發現時，人們就推算出了它的運行軌道和它76年才光臨一次地球的繞日周期。科學家哈雷預測，到1759年，哈雷彗星將重返地球，到了1759年，這個預言被證實了，於是人們就稱這顆彗星為“哈雷彗星”。
其實，阿皮亞尼斯並不是最早發現這顆彗星的人。據考古學家考證：中國是最早發現並記錄哈雷彗星的國家。
中國古籍《淮南子·兵略訓》一書中記載有“彗星出”三個字。現代科學家們認為，這是世界上關於哈雷彗星在公元前1057年回歸地球的最早記載。但也有人認為，世界上對哈雷彗星最早的記錄是中國古籍《春秋》魯文公十四年(前613)裏麵所寫的：“七月，有星孛入於北鬥。”《公羊傳》裏也寫道：“孛者何?彗星也。”在《史記·六國年表》秦厲共公十年(前467)裏寫到：“彗星見”，有人認為這是人類曆史上對哈雷彗星的第二次記錄，但由於文字太簡單，沒有被世界公認。世界上公認的人類曆史上最早的一次關於哈雷彗星的記錄，是《史記·秦始皇本紀》始皇七年(前240)裏所記載的：“彗星光出東方，見北方，五月見西方……彗星複見西方十六日。”這個時間記載也比歐洲科學家阿皮亞尼斯的第一次發現早1771年。
到1910年，哈雷彗星以76年為周期，共出現29次，在中國的史書上均有記載。其中記錄最詳細的一次見於《漢書·五行誌》漢成帝元延元年條，共一百多字，把哈雷彗星的來龍去脈、運行軌道敘述得清清楚楚。到了宋元以後，中國古代天文學家對哈雷彗星的敘述越來越精確，記載越來越詳細。例如，外國天文學家阿皮亞尼斯、哈雷、開普勒分別觀測到的三次哈雷彗星，在中國的古籍，《明史》、《清史稿》、《東華錄》等書中均有詳細記載。通過這種種史料證明，中國在古代就早已保存了豐富的有關哈雷彗星的觀測資料。
太陽黑子現象
中國古代大量的史料證明：中國是世界上最早對太陽黑子有文字記載的國家。現在，世界上公認的最早的太陽黑子記載，見於《漢書·五行誌》：“成帝河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”這一記錄，把當時太陽黑子的位置和時間都敘述得非常清楚。事實上，在這個記錄以前，中國古代還有更早關於太陽黑子的記載：在約公元前140年所著的《淮南子》一書中，有“日中有駿烏”的記載。“駿烏”就是指太陽黑子。
《後漢書·五行誌》中有這樣的記載：“中平……五年正月，日色赤黃，中有黑氣如飛鵲，數月乃消。”《宋史·天文誌》中也記載道：“紹興元年二月己卯，日中有黑子，如李大，三日乃伏。六年十月壬戌，日中有黑子，如李大，至十一月丙寅始消。七年二月庚子，日中有黑子，如李大，旬日始消。四月戊申，日中有黑子，至五月乃消。”此外，中國古代的人們還對太陽黑子群有詳細的記載，《宋史·天文誌》中記有在公元1112年的“四月辛卯，日中有黑子，乍二乍三，如栗大。”
中國古代人們在觀測太陽黑子的過程中，不可能有望遠鏡來做工具輔助觀測，全靠目測。人們隻能在陽光不強，如早上日出，晚上日落的時候，或是用“盆油觀日”的方法。據考古學家統計，中國古代從漢朝到明朝的這1600多年間，僅對太陽黑子現象的記載就達100次以上。美國天文學家海耳就曾經說過：“中國古人測天的精勤，十分驚人。黑子的觀測，遠在西人之前大約2000年。曆史記載不絕，而且相傳頗確實，自然是可以證信的。”歐洲發現太陽黑子現象，時間要比中國晚得多。外國人第一次發現太陽黑子現象，據記載是在公元807年8月19日。
我們的祖先善於觀察，熱愛大自然和生活，留下了大量寶貴的天象記錄，這無不反映出先人孜孜不倦、勤於觀測的嚴謹態度，閃爍著中華民族智慧的光輝。這些天象記錄，是中國豐富文化寶庫中的一份珍貴遺產。
日月食
中國古代對發生日月食原因的科學研究，在世界上是最早的。在古籍《周易·豐卦》中就有“月盈則食”的記錄。此外，在《詩·小雅·十月之交》中也有“彼月而食，則維其常”的句子。這說明，那時的人們就已經知道月食現象是有一定的規律的，隻是在“月望”的時候，才會發生。而並不是一些迷信中所說的“天狗吃月亮”。
戰國時期的石申，已經發現了日食的出現與月亮有關。西漢末期的劉向在《五經通義》一書中寫道：“日食者，月往蔽之。”這段記錄說明，那時的人們已經知道了日食的出現是因為月亮擋住了太陽光形成的。這個發現比外國早了幾千年時間。東漢時期的張衡在《靈憲》一書中把月食現象解釋得更加清楚。他認為月亮的光芒不是月亮自己發出的，而是反射的太陽光，由於地球擋住了太陽光，月亮得不到照耀，就產生了月食現象。
據考古學家研究，中國古代的科學家們不但已把發生日月食的原因探討得非常清楚，而且還作過世界上最早對日月食現象的預報。沈括在《夢溪筆談》中，指出為什麼日月食現象並不在每個朔望月都出現的道理。他解釋說，這是因為地球的黃道和白道並不是平行的，它們是相交的。隻有當它們的經度一樣，而且兩條道又比較靠近的時候，才能夠出現日月食的現象。沈括在書中還明確寫道，如果黃道和白道在正好相交的地方，那麼肯定會出現月全食或日全食。如果不在正中，則發生偏食。
隨著人們對日月研究的深入，中國古代科學家推算日月食的時間也越來越準確。從古至今，中國對日月食的研究一直處在世界先進行列。中國古代科學家對日月食研究的成果，在世界天文學的發展史上，寫下了光輝的一頁。
流星雨
什麼叫流星雨?流星雨，是指許許多多的流星一塊兒從空中落入大氣層，就和下雨一樣，景象非常壯觀。但這種宏偉的場麵隻有幾十年甚至幾百年才遇見一次。有關流星雨的記載，要數中國最早。據考古學家初步統計，中國古代有關流星雨的文字記錄約有180多次。其中天琴座流星雨的記錄大概有9次；英仙座的流星雨大概有12次；獅子座的流星雨大約有7次。這些記錄，對現代的科學家研究流星群軌道的演變有十分重要的作用。
世界上公認的最早對流星雨的記載，見於中國古代的《竹書紀年》一書。書中寫道：“夏帝癸十五年，夜中星隕如雨。”最詳細的記錄見於《左傳》：“魯莊公七年(前687)夏四月辛卯夜，恒星不見，夜中星隕如雨。”這個記錄是世界上最早對天琴座流星雨的記錄。流星雨的出現，場麵十分宏偉，相當動人。中國古代人們的記錄也都很精彩。如南北朝時期的《宋書·天文誌)中記載道：“大明五年……三月，月掩軒轅……有流星數千萬，或長或短，或大或小，並西行，至曉而止。”這個記錄是中國古代的人在公元461年對天琴座流星雨的一次如實記載。中國古代的勞動人民對英仙座流星雨的場麵，也作了非常詳細的記錄，令人難以忘懷。唐朝時期的《新唐書·天文誌》中這樣記載道：唐玄宗“開元二年(714)五月乙卯晦，有星西北流，或如甕，或如鬥，貫北極，小者不可勝數，天星盡搖，至曙乃止。”