东汉文学家蔡邕的《月令章句》记叙了汉代星图的大致结构,根据书中文字可复原当时的天文星图。该星图是圆形的,以北天极为中心,向外3层红色同心圆分别为内规、赤道和外规。
内规相当于北纬55度的赤纬圈,表示内规以内的天区,总在地平线以上,全年都可看到;外规相当于南纬55度的赤纬圈,表示外规以外的天区,总在地平线以下,全年看不到。
从内规外规的度数分析,此星图曾用于中原地区。
在星图的绘制方法上,天球是三维体,我国古代还没有掌握把它投影到三维平面上的技术。在蔡邕记叙的汉代星图中,与北天极不等距的黄道应该是一个椭圆形,却被画成正圆形。
在绘有赤道以南星象的圆形星图中,这种变形更为明显。
大约在隋代,出现了一种用直角坐标投影的长条星图,称为“横图”。在横图上,虽然赤道附近的星象接近真实,但天极周围的星象又发生歪曲。
解决这个问题的最好办法就是分别绘制,即用横图表现赤道附近的星象,用圆图表现天极附近的星象。
宋代天文学家苏颂所绘的一套星图,正是采用这种手法的代表作。
苏颂的《新仪象法要》有星图两种5幅,四时昏晓中星图9种。其中所标二十八宿距度值,与他在元丰年间的观测记录相同,说明此星图是他根据实际观测绘制的。
这些结构图是我国现存最古的机械图纸。它采用透视和示意的画法,并标注名称来描绘机件。通过复原研究,证明这些图的一点一线都有根据,与书中所记尺寸数字准确相符。
现存在江苏省苏州博物馆内的苏州石刻天文图,是世界现存最古老的石刻星图之一。
此图是采用了北宋元丰年间的全天恒星观测数据,1190年由南宋制图学家黄裳绘制并献给南宋嘉王赵扩,在1247年由宋代地方官王致远主持刻在石碑上。
这幅石刻星图采用盖图式样,上有黄赤道,内外规和银河,又有二十八宿的分界经线,外围还刻有周天度和分野及二十八宿距度。图高约2.45米,宽约1.17米,图上共有星1434颗,位置准确。
全图银河清晰,河汉分叉,刻画细致,引人入胜,在一定程度上反映了当时天文学的发展水平。今人从该星图的研究中得到了不少历史信息,为现代天文学研究提供了帮助。
我国古星图发展至宋代可算达到高潮,而苏州石刻星图的形式在清代末期还在继续发挥影响。
清代星图多受到西方天文学知识的影响,往往在传统的盖图式样上附有星等标即用来描述天体明亮程度的尺标、星气即星际的气体等符号。
同时,清代的星图,把天区扩展到南极附近,另外新设23个星官、130颗星。新增加的星中,绝大部分在我国看不到,是根据西方星表补充进来的。
在内蒙古自治区呼和浩特市五塔寺的塔身上嵌有一幅石刻古星图,用蒙文说明。这份石刻蒙文星图在国内还是首见,其形式仍为盖图式样,有星1400余颗,据考证是清代初期绘制,乾隆年间刻石砌在塔身上的。
在杭州玉皇顶上还有一圆形石刻星图,为清代晚期所刻。这是传统的盖图式样,也没有采用西方天文学知识,直径约一米,无疑是我国古老星图的传流刻本。
我国古代的这些星表星图,为人类认识宇宙奠定了坚实的基础,充分说明了我国古代人民在天文学研究方面的卓越成就。