天文學·史略·鼎盛到衰落: 宋元明

經過五代十國的短暫分裂，宋朝統一了除北方契丹外的中國。宋代科技發達，制造了大型天文儀器如銅制渾儀，在結構和精度方面都比以前有所改進。其中特別是沈括設計制造的熙寧渾儀，較周密地考慮了儀器安裝方面的誤差，開創了簡化渾儀規環的設計方向等; 宋代的水運機械鐘的創造更是達到了新的高峰，張思訓制造的太平渾儀不但復雜且使用水銀代替水作動力。在太平儀的基礎上由蘇頌領導，韓公廉等人設計制造了水運儀象臺——一座儀、象、鐘三結合的大型儀器，蘇頌還專門撰寫了《新儀象法要》以說明之，并有一份星圖。宋代還發明使用了平水壺提高報時精度，改進了圭表。

北宋分別于1010年、1034年、1049～1053年、1078～1085年、1102～1106年進行了五次恒星觀測。其中前兩次記錄已失傳;最后一次也是最精確的一次，由姚舜輔主持進行，使用了度以下單位(1/4、2/4、3/4)，著名的蘇州石刻星圖就是以此次觀測為基礎。

宋代雖然改歷頻繁，平均約二十年一次。但各次改歷大都是數據的變更和經驗公式的改善，幾乎沒有基本理論的改進。北宋頒行的歷法中，以姚舜輔的《紀元歷》最佳，它創立了觀測金星以定太陽位置的方法，許多經驗公式也較以前的簡便、精密。南宋頒行的歷法以楊忠輔的《統天歷》最富創造，其回歸年長度為天， 與格里高利歷一致， 虛設上元積年。

遼、金都頒行過自己的歷法。金朝重修大明歷在月亮運動周期方面具很高的精確性。它的黃赤交角值和現代理論推算所得相當接近。

元滅金、宋后，組織集中三國原有司天監人員建造儀器，進行實測，然后編歷，使中國古代天文學發展到頂峰。

郭守敬針對渾儀的缺點，把它分解成兩個獨立的儀器，組裝在同一長方形底座上，分別稱為簡儀和立運儀，方便了觀測，提高了精度;他創造的仰儀大大有利于太陽的觀測;采用高表、景符都能提高觀測精度。

元初除在一些重要城市設觀測點之外，從北緯十五度起每隔十度設一個點，直到北緯六十五度止。進行了一些天文常數的重新測定，如二十八宿距度(誤差絕對值平均小于十分之一度)、黃赤交角。另外還測量了一些無名星，并編成星表，可惜已失傳。趙友欽在他的《革象新書》中提出了觀測恒星赤經差和去極度的新方法——其原理類似現代的子午觀測。

在大規模天文測量的基礎上，同時對前代歷法進行仔細研究，吸收各歷精華，從而創制了中國古代最精密的歷法——《授時歷》。其基本數據幾乎都是歷史上最先進的，如朔望日、近點月、交點月等數據取自重修大明歷，回歸年數據取自統天歷;徹底廢除了上元積元和繁重的分數計算;使用了三次內插法;引進了類似球面的三角公式。

把蒙古人趕出塞外的朱氏明王朝一直使用的《大統歷》實質上就是元授時歷。明朝天學厲禁，學風崇尚空疏，加之中國傳統天學與數學本身的局限，天文歷法無任何進展。

中國的元朝與歐、亞諸汗國的統治者都是成吉思汗的后代，故各國文化交流頗為活躍。在此背景下中國天文學與伊斯蘭天文學之間有了接觸。耶律楚材的《西征庚午年歷》就是西方天文學方法影響中國傳統天文體系的一例;《長春真人西游記》載有道士丘處機在中亞的天文活動。著名的《烏魯伯格表》和《伊兒汗表》中都載有中國的天文歷法內容。阿拉伯天文學家扎馬魯丁等人也來到中國，帶來了七件譯名古怪的天文儀器，其中五種在古希臘早已有之，另兩種具明顯阿拉伯特色。扎馬魯丁撰寫的《萬年歷》在元初曾頒行過。此后元朝專設回回司天臺，并且每年頒行回回歷書以滿足信奉伊斯蘭教者。元代的《秘書監志》中記有回回司天臺上的異域天文學書籍目錄一份，共有58部之多。郭守敬造的大型天文儀器可能間接受了阿拉伯影響，因為“巨型化”正是阿拉伯儀器的特征風格。

明初專設有回回司天監，后被并入欽天監稱為回回科，職責是編制每年的回回歷書。欽天監還奉旨譯了兩部阿拉伯天文著作，即傳世的《明譯天文書》和 《七政推步》，保存了阿拉伯天文學史料。