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观测天象时，恒星非常重要，它们位置固定，因而可以作为定位的依据。中国古代，人们将邻近的若干恒星人为加以组合，同时赋予一个名称，这样的恒星组合称为星官。每个星官所占的区域及包括的恒星数量都不相同，其中，有31个星官通常作为人们观测天象的特征标志，称为三垣二十八星宿。
三垣指紫微垣、太微垣和天市垣，是位于北天极周围的三个区域，至少唐代时已经出现。二十八宿分布于黄道和天赤道附近，环天球一周。二十八宿可能早在西周初期就已出现。
中国古人还将二十八宿按一定次序平均分为四组，分别与四个地面方位、四种颜色和四种动物相匹配，称为四象，这就是东方青龙（青色）、北方玄武（黑色）、西方白虎（白色）和南方朱雀（红色）。 |
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| 二十八宿示意图 |
战国 曾侯乙墓二十八宿衣箱 |
南宋 石刻“天文图”碑拓片 |
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| 古代天象观测还离不开一个基本的工具——星图。星图的作用与地图类似，只不过地图标注的是山川城市，而星图标注的则是天上的恒星。星图源自观测结果，对观测活动也有指导作用。中国历史上曾经有过很多星图，留存至今最著名的古代星图当数苏州石刻天文图。苏州石刻天文图刻于南宋时期，星图直径约91.5厘米，以天球北极点为圆心，共标注恒星1400多颗，是我国现存年代最早也是最完备的大型星图。 |
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