世界三大天文台（世界天文台巡礼）

说起来，我的第一本天文启蒙书就是日本人画的天文漫画，日本民间天文设施的丰富程度，令我等羡慕。和发达国家比起来，我国的历史人均科普教育，看来还有很大的提升空间呢。

往期回顾——

世界天文台巡礼——印度

世界天文台巡礼：伊斯兰世界

以上为研究性和应用性质的天文台

公共天文台部分，按照主镜口径大小进行排序，若口径一样，则按可查天文仪器的多样性排序

从中学到西学

寛永二十一年（1644年）的日本宣明历刻本

日本古代是中华文明的忠实学徒，在天文方面也是如此。大化改新之后，日本一直使用着来自中国的农历，以中国的星官命名天上繁星。诞生于唐穆宗长庆二年（822年）的宣明历，在日本一直沿用到贞享元年（1685年），使用了八百多年，是历史上最长寿的历法之一。

大阪阿倍野区安倍晴明神社中的安倍晴明像

中国古代的历法一般是由太史官或司天监制定的，而在古代日本，负责历法和解释天象的则是阴阳师。自著名的阴阳师安倍晴明以来，安倍和贺茂两大家族垄断着阴阳师首领一职。日本南北朝时代后，随着天皇权势衰微，民间也出现了许多历法，不过这些历法都是从宣明历推算而来的，没有多少创新性。

享保十四年（1729年）刻印的贞享历

宣明历使用日久，到了江户初年，已有2日的偏差，为了校准时间，统一日本各地的民间历法，贞享元年（1685年），幕府下诏改历，最终采用了由历算家涩川春海编制的大和历。大和历以元代郭守敬的授时历为基础，结合西方天文学修正了近日点进动和中日两地的经度差。因颁布于贞享年间，故又名贞享历。

涩川春海是首批接纳西方思想的日本学者之一，他根据西方的地圆论制作了日本第一个地球仪

采纳贞享历的同年，幕府设置了专职的研究机构天文方，替代了朝廷的阴阳寮，全权负责制定历法，观察天象。涩川春海也因改历之功，被任命为首任天文方，直到江户幕府末年，天文方一职大多都由涩川家世袭。

虽然接受了西方思想的熏陶，但在涩川春海时代，日本的大多数天文仪器还是中国式的，比如上图中的四游仪

*涩川春海是著名围棋手安井算哲的长子（原名也叫安井算哲）。作为一名历算学者，他将天文法则运用于围棋思路判断中，认为先手要像北极星那样下到棋盘中央的天元位置。某次他与本因坊道策对弈，扬言如果输了这盘棋，就一辈子不会把第一子落到天元之位，果然输了。

浅草天文台

为了观测天象，涩川家族曾在江户、骏河等地修建观测站。早期的观测站都已荒废拆除，现存最完整的古代天文观测站，是修建于1782年的浅草天文台，这也是日本第一座以天文台命名的天文观测站。浅草天文台建在一座假山顶部，通过43级台阶与地面相连，主体是一座方形建筑，每边长5.5米。

葛饰北斋《富岳百景图》中的浅草天文台

和前两篇中所介绍的古代印度、伊斯兰天文台相比，浅草天文台的设施可以说是相当简陋，不过这可是少数留下记载的日本古天文台。

岩桥善兵卫制作的几架望远镜，最长的一架拉开后有近3米长

早在17世纪初，西方商人就把望远镜带到了日本。18世纪上半叶，幕府将军德川吉宗当政，发起享保改革，放宽对西方学术的管制。将军本人对天文很感兴趣，带头在江户城中用望远镜观天，研制天文仪器，着手引进西方天文著作改革历法。受此影响，一些日本学者也将望远镜瞄准天空，描绘起日月和星空的细节。

岩桥善兵卫所著《平天儀図解》中用来用来测量天体和潮汐的平天仪，主体是一架望远镜

早期的望远镜制作者中，比较出名的有两人。其一是大阪的眼镜商人岩桥善兵卫（1756-1811）。他在1790年前后以自制镜片制作了折射式望远镜，其后制作了多架开普勒和伽利略式的折射望远镜。

国友一贯斋制作的反射式望远镜

另一位则是近江的铁炮匠人国友一贯斋（1778-1840）。1832年，他制作了日本第一台反射式望远镜。望远镜采用格里式设计，口径6厘米，放大倍数60倍，体积小巧，观测效果更胜于岩桥善兵卫的折射式望远镜。

*.除了反射式望远镜，国友一贯斋还发明了实用气枪、钢笔、照明设备、魔镜等装置。他还绘制了日本最古老的飞机设计图“阿鼻机流大鸟秘术”（虽然不大可能飞得起来）。

橘南谿所著《望远镜观诸曜记》中描绘的太阳黑子、土星（镇星）光环和木星（岁星）卫星

1793年，京都知名学者橘南谿使用岩桥善兵卫制作的望远镜，在京都组织了一次历时数天的多人观星活动，岩桥善兵卫本人也在其中。期间，他们观测了太阳、月亮、金星、木星、土星等，并将其观测结果记录在《望远镜观诸曜记》《闲田次笔》《平天仪图解》等书中。

明治维新，新旧交替

明治维新后，日本社会迎来了天翻地覆的改变。使用千年的农历被废除，取而代之的则是格里高利历，也就是公历。幕府时代的浅草天文台被停止使用，传统的农历节日则被平移到对应的公历日期。

1880年从德国购入，安放在海军观象台的13.5cm子午仪，主要用于确定经度和时间

为了准确测算时间和方位，1871年，日本海军设立水路局，建立观测站，购买天文钟、望远镜、子午仪等现代测量仪器。以此为基础，在东京麻布区饭仓町一带成立了日本海军观象台，这是日本的第一座现代天文台。

麻布区饭仓町的东京天文台旧照

与此同时，明治政府将原幕府直属的昌平坂学问所、开成所、医学所合并为一所大学，并在其中设星历局，负责历法事项，这所大学就是东京大学的前身。

水沢纬度观测所旧址，如今改建为对公众开放的奥州宇宙游学馆

1878年，明治政府批准东京大学建立天文台。起初海军省对此表示反对，但在几年后还是同意了这一决定。为了节省投资，政府决定由文部省、内务省、海军省三部门联合，在原海军天文台基础上建设新天文台。1888年，天文台建成，负责授时、观星、历法等工作。1899年，又在日本北方岩手县的水沢设立纬度观测所。

三鹰天文台的65cm折射望远镜，应该很有年头了

大正时期，随着东京城区的扩大和光污染的增加，政府决定在东京附近的三鹰市修建新天文台。三鹰天文台的主体于1921年完工，两年后的关东大地震加速了天文台的搬迁，此后，这里成为日本天文学研究的中心。直到今天依旧是日本国立天文台的总部所在。

教学相长——日本的大学天文台

很久以前，日本民间就有许多天文爱好者。尽管如此，直到20世纪50年代，日本仅有3所大学开设天文系，每年招收十多位学生，和民间对天文的热衷形成鲜明对比。随着日本经济和科技的发展，越来越多的学校开设了天文专业，尤以老牌的东京大学和京都大学实力最为雄厚。

木曾天文台的圆顶

东京大学是日本最早进行天文教育的高校，国立天文台成立之前，日本的大多数专业天文台都归属东京大学附属的东京天文台。目前，东京大学拥有木曾天文台和神冈宇宙线研究设施等研究站，另有一些和日本国立天文台、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的合作项目。

木曾天文台的1.05米施密特望远镜，建成于1974年，这是世界第4（或第5，看是否算上LAMOST）大的施密特望远镜

木曾天文台成立于1974年，原是东京天文台的第5个观测站。国立天文台成立后，木曾天文台成为东京大学理学院附属天文教育研究中心的天文台，面向全国的研究人员开放。木曾天文台的核心装置是一台有效口径1.05米的施密特望远镜，这架望远镜采用折反射设计，视野宽大，结合2019年安装的Tomo-e Gozen超广角CMOS相机，可以拍摄9平方度的深空图像。

*.施密特望远镜在传统的反射式望远镜基础上增加了一片造型奇特的改正镜，能够修正像差，获得宽广的视野，但是由于改正镜制造复杂，因此最大尺寸受限。LAMOST原理类似施密特望远镜，但不设改正镜，而是通过主动光学系统达到类似效果。

超级神冈探测器的模型

和木曾天文台比起来，神冈宇宙线研究所的名头就要大多了。过去的30多年中，研究所进行了一系列开创性的中微子实验，日本的几个诺贝尔奖级科研成果都来自该研究所，比如2002年小柴昌俊、2015年梶田隆章的诺贝尔物理奖。

神冈宇宙线研究所位于岐阜县飞驒市神冈町一座深达千米的废弃矿坑中。1983年，研究人员在此建设了神冈1号中微子探测器，此后几经升级改造，目前最新的超级神冈探测器主体是个高41.4米、直径39.3米的不锈钢圆柱容器，里面装着5万吨超纯水，内壁上装有11200个光电倍增管，用来探测中微子和水中的氢、氧原子相互作用产生的切伦科夫辐射。

KAGRA大型低温引力波探测器的设计图

除了中微子探测器，日本学者还在神冈建造了世界第一个地下引力波探测器——大型低温引力波探测器（KAGRA）。KAGRA建有两条3千米长的臂，预计灵敏度将超过美国的激光干涉引力波天文台（LIGO），这台装置于2020年开始运行。

飛騨天文台的仪器以各种太阳望远镜为主，是京都大学的主力天文台

京都大学的天文学科教育历史稍短。1929年，学校在京都花山建立了第一座天文台，此后又在生驹山建立了太阳天文台。1968年，京都大学在日本中部飞驒市的高山上建立了新的太阳天文台。此后，生驹山太阳天文台关闭，主要观测任务转移至飛騨天文台。

晴明望远镜

近年来，京都大学又在日本中部的冈山建造了口径3.8米反射式望远镜。这是亚洲最大的通用光学望远镜，以阴阳师安倍晴明命名，传说安倍晴明曾在附近的山上进行过天文观测。晴明望远镜的主镜面由18块花瓣形分镜组成，此前，多镜面望远镜一般使用六边形镜面，采用如此设计，尚属首次。望远镜具备自适应光学技术，能够在可见光和近红外波段进行观测。

装有1.88米反射式望远镜的冈山天文台圆顶

*.冈山天文台历史比较坎坷。1960年，冈山天文台作为东京天文台的观测站建成开放，装有当时东亚最大的1.88米反射式望远镜（从英国进口，和第一篇埃及Kottamia天文台的望远镜同型）。1988年，冈山天文台改组为国立天文台的一部分，历经几十年使用，其观测任务于2018年3月终止。此后，日本计划将天文台的大部分老仪器移交给大学科研人员，但是又开设了夏威夷观测所的冈山分部，各种关系就比较迷惑了。

名古屋大学的4米亚毫米波望远镜

其他大学中，名古屋大学专注研究恒星和宇宙演化，在红外和射电天文领域贡献颇多。它们在智利阿塔卡玛沙漠有一座4米的亚毫米波望远镜，在印度和南非等地也有一些合作项目。

なゆた反射式望远镜

地方大学中，兵库县立大学拥有世界上最大的面向公众开放的天文台。天文台建在姬路市附近的西播磨，其中的2米反射式望远镜，是世界最大的公共望远镜。这架望远镜名为なゆた，意为”天文数字“，普通市民可通过预约使用这台望远镜，感受宇宙的浩瀚无尽。此外，西播磨天文台还拥有红外望远镜、太阳塔、射电太阳望远镜等天文装置，设备非常齐全。

中流砥柱——日本国立天文台

二战后，日本陆续兴建了冈山天体物理观测所、野边山太阳电波观测所等天文台，随着大型射电望远镜等观测装置的建成，日本天文学家的研究范围不再局限于方位天文学和太阳物理学，开始向星系、宇宙和各种波段的天文观测进发。尽管如此，直到20世纪80年代，和美国、苏联以及欧洲相比，日本的天文科研人员非常有限，拥有的仪器也无法和这些强国相比。

截至1983年，日本的大型光学望远镜

1988年，为了整合日本国内的天文研究机构，原东京天文台（及其观测站）、水沢纬度观测所以及名古屋大学的太阳射电研究机构被合并为日本国立天文台，囊括了当时日本的大多数研究性天文台。国立天文台总部设在东京都的三鹰天文台处，下辖等多个分工不同的观测站。

三鹰市和国立天文台共同设立的星と森と絵本の家

三鹰总部聚集了国立天文台的大部分研究人员，面向公众开放。本部收藏了东京天文台的各种老仪器，包括20世纪初从法国购买的子午仪等，还设有天象厅、绘本馆，安放了几台可供公众观看的天文望远镜，承担着传承历史，面向公众进行天文科普的职责。

奥州宇宙游学馆收藏的老天文仪器

水泽天文台原本主要提供纬度服务，如今则负责VLBI（甚长基线干涉测量技术，通过几台射电望远镜的干涉测量，提高射电天文的测量精度）、授时以及月球和行星探索项目。天文台装有10米射电望远镜，并在鹿儿岛、小笠原、山口等地建有射电观测站。水泽天文台旧址2008年被改造成了奥州宇宙游学馆，定期举办科学讲座，并提供实践活动。

野辺山射电天文台

野辺山射电天文台位于长野县海拔1350米的野边山上，建成于1969年，最初主要负责太阳射电研究，其后扩展到更多研究方向。这里建有45米射电望远镜、毫米波干涉仪、射电日光仪等先进观测设备。天文台面向公众开放，不过由于主要是射电望远镜的缘故，又可不可再规定范围内使用电话等电子装置。

石垣岛天文台

石垣岛天文台由国立天文台和冲绳县石垣市、琉球大学等机构共建，建有日本九州、冲绳地区最大的1.05米光学-红外望远镜，主要负责观测太阳系天体，特别是彗星和近地小行星。这是日本本土最南方的天文台，设有天象馆等科普教育设施。

夏威夷观测站位的大圆顶，高43米，重达2000吨

夏威夷观测站位于夏威夷的冒纳凯亚山上，海拔4139米，这是世界观测条件最好的天文台选址之一，也是日本国立天文台的第一个海外观测站点。1990年，日本着手在夏威夷观测站建设有效口径达8.2米的昴星团望远镜。当时，日本国产的最大光学望远镜口径仅为1米，一下子跨越到8米级别，无疑会面临巨大的挑战。

昴星团望远镜

昴星团望远镜的主镜面直径达8.3米，镜坯来自美国的康宁公司，由超低热膨胀的ULE玻璃浇筑制成。从镜坯融化到抛光完成，望远镜主镜面的制造历时8年。1999年初，昴星团望远镜制造完成，至今还是世界口径最大的单一镜面光学望远镜。这台望远镜的建成，也标志着日本在可见光天文观测领域进入了世界一流水准，不用整天对着其他国家的大望远镜流口水了。

*.除了昴星团望远镜外，冒纳凯亚山顶附近还聚集着十多个国家的13台大型光学望远镜，未来由美国、中国、日本、印度等国共同建设的30米光学望远镜也将安放在冒纳凯亚山上。

ALMA望远镜阵列

国立天文台的另一处海外观测站位于智利的阿塔卡马沙漠，海拔近5000米。此地干旱少雨，空气澄净，是地球上首屈一指的天文台选址。观测站的核心装置是由欧洲、美国、加拿大、日本、韩国、智利、台湾省共同建造运营的阿塔卡玛大型毫米\亚毫米波阵列（ALMA）。这是目前地表最昂贵的天文观测装置，耗资高达14亿美元。

LST 50米亚毫米波望远镜构想图

ALMA最初由欧洲南方天文台和美国国家射电天文台合作建设，日本国立天文台于此后加入，提供了4座12米、12座7米射电望远镜，对项目的参与程度仅次于欧洲南方天文台和美国国家射电天文台。未来，日本还计划在阿塔卡玛沙漠建设世界最大的50米亚毫米波望远镜LST。

飞向太空——日本的深空探测

日本的太空计划开始于20世纪50年代，1955年，由东京大学教授糸川英夫领导的小组成功发射了小型的铅笔火箭。随着火箭实验的升级迭代以及探空气球等技术的发展，20世纪60年代，日本学者开始将兴趣转向深空探测方面。

1970年，日本成功发射了第一颗人造卫星”大隅号“，5年后，又发射了天文观测卫星”たいよう“（太阳号）。这颗卫星搭载着几台探测器，用来观测太阳的紫外辐射、日冕以及软X射线辐射。可以说，在深空探测领域，日本并没有落后世界一流水平太多。

目前，在轨运行的日本天文装置有——

日出号太阳观测卫星

SOLAR-B（ひので）日出号太阳观测卫星，发射于2006年，配有一台50cm可见光磁场望远镜（由日本国立天文台和美国洛克希德·马丁公司研制），一台由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和国立天文台研制的掠射式X射线望远镜以及一台极紫外成像光谱仪。

SPRINT-A行星光谱观测卫星

SPRINT-A（ひさき）行星光谱卫星，发射于2013年，配有一台20cm的极紫外光谱仪，用来研究太阳系行星的大气和磁层，探索类地行星（比如金星）大气逃逸至太空的机制。

全天X射线监视装置拍摄到的图像

全天X射线监视装置（MAXI），安装在国际空间站日本实验舱段，用来监测全天X射线天体，发现新天体并监测其X射线波段的活动状况。2013年，该探测器观测到了史上规模最大的γ射线暴。

国际空间站日本实验舱段安装的科学装置

高能电子/γ射线观测装置（CALET），同样安装在国际空间站日本实验舱段，主要用来观测宇宙中的高能粒子和γ射线。除了日本宇宙航空研究开发机构，美国和意大利的研究人员也参与了这台仪器的设定。

目前，日本正在研发建设中的太空天文卫星主要有——

X射线成像卫星

X射线成像卫星（XRISM），这是JAXA的第7个X射线天文卫星项目，由JAXA和NASA、ESA（欧空局）联合推动。XRISM将配备宽视场X射线成像仪以及超低温X射线光谱仪，用来测量恒星、星系中所含的元素、大尺度结构以及星际高温等离子体。

红外线宇宙望远镜

红外线宇宙望远镜（SPICA），由JAXA和ESA共同开发。SPICA的目标是探测宜居行星，银河系演化，以及宇宙中的重元素和星际尘埃，包括两台高灵敏度红外望远镜，一台直径达2.5米，将被冷却到-265℃的极低温，另一台则用来观测中红外和远红外波段。

*.日本宇宙航空研究开发机构旗下有些卫星信号接收站以及用来观测近地小行星、太空碎片的观测站，其中臼田宇宙空間観測所的大型可动天线直径达到了64米，仅次于上海的65米射电望远镜，是亚洲第二大的全可动天线。不过这些观测站一般只用于航天任务，就不详述了。

惠及大众——日本的民间和公共天文台

日本各地的40座公共天文台

经过多年的发展，如今，日本各地已有300多座天象馆，400多座面向公众开放的天文台，以及大量本地天文俱乐部，科学中心等。这些遍布全国各地的科普设施，是日本科研投入和科普工作的见证。

以下，是日本一些比较有代表性的民间和公共天文台——

群马县立天文台中的斋普尔简塔曼塔天文台日晷模型

群马县立天文台，为了纪念出生于群马县的日本第一位女宇航员向井千秋，并为全县200多万人提供科普教育而建。当时，群马县耗费了政府预算的十分之一修建了这座庞大的天文台，除了1.5米的大型反射式望远镜外，天文台还配备了数十台大大小小的天文望远镜，并建有英国巨石阵和印度斋普尔简塔曼塔天文台日晷的全尺寸仿制品。

值得一提的是，群马县天文台的1.5米望远镜不但有功游客观看用的目镜，还配备了CCD相机、红外照相光谱仪、低色散光谱成像装置、高色散阶梯光栅光谱仪等专业设备，配置超过了绝大多数国家的专业天文台。

名寄市立天文台的1.6米Pirika望远镜

名寄市立天文台，位于北海道名寄市，前身是高中教师木原秀夫创办的木原天文台。名寄市与北海道大学合作，在此装设了一架1.6米的反射式望远镜，用于北海道大学的天文科研活动，这是日本北方口径最大的光学望远镜。天文台另设有50人的天象馆以及多台公共望远镜。

仙台市天文台的1.3米望远镜

仙台市天文台，位于宫城县仙台市。这是日本历史比较悠久的公共天文台，始建于1954年，容天文台、天象馆、图书馆和博物馆于一体。天文台最大的1.3米反射式望远镜平日主要供东北大学教研使用，每周六晚向公众开放观测。

*.日本各地有许多融合了科技馆、天象厅、天文台的综合体，我国各地也有不少科技馆，但一般不设天象厅和天文台。

美星天文台的浑天仪仿制品

美星天文台，位于冈山县井原市。井原市是日本最早制定“光害防止條例”的城市，天文台是当地泡沫经济时代建设的中世纪和观星主题建设的一部分。设有1.01米口径的反射式望远镜，是当时日本最大的公共望远镜。当地政府希望通过建设风情小镇和天文台，值得一提的是，美星天文台还开设有望远镜的操作课程，培养了一些能够运用专业设备的业余天文学家。

銀河の森天文台视角下的星空

銀河の森天文台，位于北海道陆别町。这里是日本最寒冷的地区之一，人烟稀少，观测条件良好（据说还能看到极光）。天文台的核心装置是口径1.15米的反射式望远镜，附近有温泉和度假小木屋。这种温泉、野营结合天文观测的模式，在日本各地也不少见。

名古屋市科学馆

名古屋市科学馆，包括天文馆、理工馆、生活馆三个部分，由1962年建成的名古屋市天文馆发展而来。在上海天文馆建成之前，名古屋市科学馆曾是全世界最大的天文馆，至今，名古屋天文馆仍拥有世界最大的天象仪和直径35米的世界第一大天象厅。

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