在中国古代,天文观测和历法编制等天文活动都是由专门机构负责的,因为天文与历法在我国古代都是国家重器,是皇帝统治天下的重要工具,普通人是不能擅自观测天文的,擅自观天并制造大型观测仪器是谋反叛逆之罪。
因此,古代的天文机构是属于中央政府的一个部门,历代名称也各有不同。在隋代以前叫做太史令,太史局或太史监。到唐代时该机构名称变化较多,先后有太史局,浑天监,浑仪监,太史监,司天台等。到了宋元时期,叫做司天监,司天台或天文院。到了明清两代叫做钦天监。
而作为天文机构的负责人,其官位的品级也各不相同,汉代太史令的俸禄为600石,唐代的太史监为正三品,是历代品级最高的,而明清钦天监为正五品。不过,无论品级高低,作为天意与皇权之间信息的传递者,这些人在一些关键时候的话语权甚至要大于朝廷中的一品大员。
至于天文机构的规模,历代也不尽相同。唐代武则天时期的浑天监规模最大,达到824人;元代的司天监有116人,回回司天监33人,太史院110人,共259人;明代钦天监41人,最少时仅23人;清代钦天监有154人。
而天文机构的人员进行观天的地方,古代一般叫做灵台或观象台,目前遗留下来的古观象台已经不多了。现存最早的是东汉的灵台遗址,建于东汉汉光武帝建武中元元年(56年),毁于西晋末年的战乱。灵台的遗址位于河南偃师洛阳故城南郊,占地44000平米,中心建筑是方形夯筑的高台,基座长宽约50米,现有高度8.45米。
现存最完整的古观象台就是北京古观象台了,建于明正统七年(1442年),历经明清两朝,目前还完整的保留着当年的样子,包括各种观象器具。
古代天文机构的主要工作有两大类,一类就是天文观测。这个观测的目的是为了帝王预测天下的祸福,而并非现代观测的科学目的。但是,这类观测依然积累了大量的数据记录,根据对中国古代记载的天象,大致可以分为以下几类:日月食和掩星等特殊天象;与行星有关的天象;彗星,新星,流星灯天象。
根据《中国古代天象记录总集》的整理,从甲骨文卜辞中的日食记录开始,古代有关日食的记录有1600多条,月食的记录有1100多条,月掩行星的记录有200多次,有关彗星的记录有1000多条,新星的记录100多次,流星记录4900多次,流星雨记录400余次,太阳黑子记录270余次。
中国古代对天象的记录,反应了古人相信天象透露了上天关于人间事物的意见,所以人们对天上的各种变化是非常重视的。
除日月食外,彗星是最易引起古人惊异的天象,在古代星占理论中,彗星的出现会被当作一种凶兆。所以古人对彗星的记录非常详细,在长沙马王堆出土的西汉帛书上,描绘了29种彗星的形态,每种都有不同的名称和占辞。我国古代对彗星的记录是世界上最早,最丰富的。
天文机构的另一类工作是编制历法,印制和颁布历书。
历法的编制需要用天文仪器对恒星及日月五星进行长期的测量,掌握一定的基本数据后才可以推演出来,最后编成历书。而历书的编纂只能是皇家天文机构来完成,元代杨垣在《太史院铭》中记载“凡推星历,诸生七十人,莅以三局;一曰推算,其官有五官正,有保章正,有副,有掌历,分集于朝室。二曰测验,其官有灵台郎,有监侯,有副。三曰漏刻,其官有挈壶正,有司辰郎,分集于夕室。
由此可见元代编写历书需要70余人来完成,而其他朝代也大体相似。当下一年的历书编写完成后,会择日献上朝廷,然后由礼部负责颁发。现存的明代《大统历》的封面上,就可见到一个木戳,其上文字为:钦天监奏准印造大统历日,颁行天下。伪造者依律处斩。有能告捕者,官给赏银五十两。如无本监历日印信,即同私历。