人類古代文明是如何理解恆星和行星的演變的呢？以及古人是如何觀測天文現象的呢？在1千多年前，幾乎每一個有人居住的大陸，那裡生活的人們都關注著天文學研究，他們都建立了不同形式的天文臺，對最基本的時間季節和夏至等自然節氣循環的計算等，當時這種天文計算和觀測所具有意義比現今社會更為重要，它們彙集了政治、宗教和科學天文內容於一身。
英國《新科學家》雜誌列舉了全球八大古代天文臺，其中包括：秘魯馬丘比丘氣象觀測塔、中國最古老的天文臺——告成天文臺、亞洲現存最古老的天文觀測臺——韓國慶洲瞻星臺以及全球最古老的太陽觀測臺——秘魯查基洛太陽觀測臺等。
同時，全球3位資深天文學家對這些古代天文臺進行了詳細介紹講解，他們是來自美國馬里蘭大學的約翰-卡爾遜(John Carlson)、格裡菲思天文臺的埃德-克虜伯(Ed Krupp)和勞倫斯-科弗摩爾國家實驗室的大衛-迪爾伯恩(David Dearborn)。
秘魯馬丘比丘氣象觀測塔
馬丘比丘(Machu Picchu)是1460年時期古代印加文化中令人震驚的一個城堡，它坐落於高聳的山峰之間，但是一個世紀之後，當西班牙人攻克該城堡後便被遺棄。如圖所示，這是馬丘比丘遺址一處曲線石頭圍牆，它當時可能是古印加人的氣象觀測塔。
秘魯馬丘比丘氣象觀測塔(網路圖片)
令研究人員驚訝的是，當每年6月份的至日時，太陽光就會射入石頭窗口，將這個帶有彫刻暗槽的石頭圍牆照亮，同時，這個石頭窗口還用於夜間測量每年昴宿星團特徵變化，依據昴宿星團的觀測情況可確定什麼時候開始種植馬鈴薯。
2000年一項研究表明，由於地球薄而高海拔雲層則使昴宿星團看上去非常模糊，如果古印加人通過這個石頭窗口觀測昴宿星團十分模糊，那麼在相繼到來的種植季節裡安第斯山脈將十分乾旱。
美國馬里蘭大學的卡爾遜說：「馬丘比丘是最令人難以置信的神秘遺址，它並僅僅是一個聳立山峰之間的城堡和宮殿，它更多地向世人講述了15世紀古印加文化的精髓。」
中國河南告成天文臺
中國河南告成天文臺(網路圖片)
中國告成天文臺是中國最古老的天文臺，它建造於1276年，位於河南省登封市附近，當時是元朝著名天文學家、工程師郭守敬負責建造的，告成天文臺用於記錄時間和繪製天文星體。
美國格裡菲思天文臺的克虜伯說：「在13世紀，郭守敬是世界上最優秀的天文學家。」告成天文臺的高度為12.6米，寬闊觀臺有兩個房間，可能是當時用於放置觀測儀器的，整個臺身形狀是覆斗狀。在地面上，有一個帶有刻度的量天尺，是天文學家測量太陽陰影的長度。克虜伯稱，這是採用很清晰的天文學方法建造的古代天文臺。
告成天文臺在天文學計算方面精確性非常高。當時，中國的天文學家通過這座天文臺計算出的一年時間，僅與現代標準誤差26秒，而三個世紀之後，歐洲羅馬教皇推出的但格裡歷才做出類似的時間計算。
韓國慶洲瞻星臺
韓國慶洲瞻星臺(網路圖片)
韓國慶洲瞻星臺建造於公元7世紀，它被視為亞洲現存最古老的天文觀測臺。
慶洲瞻星臺建於新羅27代王善德女王(公元632-646年)時期，用於觀測天空中的雲氣及星座。瞻星臺是一座石結構建築，直線與曲線的搭配十分和諧，1962年12月20日被指定為國寶第31號。
瞻星臺的高度為9.4米，是由365塊花崗岩共分27層建造而成，距底部4.16米處有一扇門，呈正方形，每邊長1米，門下方還遺留著放置梯子的痕跡。基座的石塊每邊長5.35米。當時人們通過星空測定春分、秋分、冬至、夏至等24節氣，而井字石估計則是用來指定東西南北方位的基準。
克虜伯說：「慶洲瞻星臺看上去像一個非常奇特帶有窗口的瓶狀建築物，其窗口具有非常特殊的用途，但我認為最主要的用途還是天文學家通過該窗口更清晰地觀測天空氣象變化。」
墨西哥奇琴伊察天文臺
墨西哥奇琴伊察天文臺(網路圖片)
奇琴伊察瑪雅城邦建造於公元7世紀，其面積延伸15平方公里，如圖所示，該遺址上有一個圓柱形建築物叫做「螺旋式樓梯」(Caracol)，之所以這樣命名是因為該建築物中有一個石頭砌成的螺旋式樓梯。
目前，許多媒體和網站都描述「螺旋式樓梯」是古瑪雅文明的天文觀測臺，是當時的天文學家用於測量在充滿水的石池中恆星的反射狀況，然而實際上「螺旋式樓梯」僅是外形上頗似現代天文臺，卡爾遜指出，有證據顯示它實際上是一個祭祀中美洲雨神的寺廟。
庫庫爾坎的金字塔(網路圖片)
但是奇琴伊察建築遺址看上去有非人造天文學觀測意義，其中一座叫做庫庫爾坎的金字塔是該遺址的代表性建築物，該金字塔下方延伸著四個方向的樓梯，塔身高30米，呈長方形，上下共9層，最上層為一神廟。這一太陽金字塔四方各有91級石階。台階總數加上一個頂層正好是365，代表一年的天數。
台階兩側有寬一米多的邊牆，北面邊牆下端刻著一個高1.43米、長1.80米、寬1.07米的帶羽毛的蛇頭，蛇嘴裡吐出一條長1.60米的大舌頭。每年春分秋分兩天的下午，庫庫爾坎蛇影即在塔上出現。
很顯然庫庫爾坎金字塔是一個獨特設計的瑪雅古建築物，在頂部寺廟彫刻著蛇的圖案，同時，瑪雅人知道什麼時候至日時和春秋分的出現。直到現今，瑪雅人的後代仍在春秋分時間舉行祭祀儀式，因為春分和秋分代表著乾旱或雨季的到來，對於農作物種植十分重要。
美國懷俄明州醫藥山輪狀石頭堆
美國懷俄明州醫藥山輪狀石頭堆(網路圖片)
如果你駕車通過起伏的道路抵達懷俄明州醫藥山頂，你將看到一個壯觀的，25米直徑的橢圓輪狀石頭堆，這個規則型石頭堆是由鞋櫃般大小的石頭堆積而成。
這個橢圓輪狀石頭堆被稱為「醫藥山輪狀石頭堆」，每年夏至的時候，在中心石頭和周邊石堆的連接線將指向日出方向。據悉，像這樣的奇特石頭堆在北美洲大約有70個，其中多數是由近代平原印第安人建造的葬禮遺址，而一些石頭堆則具有1000-2000年的歷史。
沒有人知道具體是誰以及在什麼時間建造這些奇特的石頭堆，它們好像隨著時間的變遷而發生了變化，但是克虜伯猜測這種輪狀石頭堆可能是2000年前遠古夏安族人的遺址。
在夏季來臨的時候，當懷俄明州醫藥山峰的積雪融化時，山頂上的三個輪狀石頭堆分別指向三顆明亮恆星升起的方向，這三顆明亮恆星是：天狼星、畢宿五和參宿七，這三顆恆星在夏安族神話裡都有著奇特的傳說故事。
秘魯查基洛太陽觀測臺
秘魯查基洛太陽觀測臺(網路圖片)
依據2007年的一項研究，秘魯查基洛觀測臺可能是全球最古老的太陽觀測臺，其歷史可追溯至公元前300年。
查基洛的13座石塔上的拱弓是用於太陽觀測，是秘魯卡馬塞欽(Casma-Sechin)河流域祭祀中心的一部分。它們是在該中心一個山丘上從北向南修建的。東西兩邊的地點有已知的祭祀物裝飾，是可能的觀測場所。
秘魯查基洛太陽觀測臺(網路圖片)
從13座石塔的角度來看，塔精確標誌了太陽每年的上升和下降弧。它們作為日曆的精確度是以天計的。比如，每年12月冬至這天，從西方看過去，太陽會直接從最南端的塔樓上升起。跟蹤太陽的變化有助於查基洛人計時和種植糧食，不過塔樓也許是為了顯示當地統治者與太陽的某種神秘關係所建，以彰顯其影響太陽運動的能力。
如果只是為了區分四季，完全沒有必要修建如此大規模的建築物，其目的還意在傳達某種政治和意識形態上的信息，表示統治者與太陽之間的密切關係。塔樓旁一座巨大的圓形「城堡」也證明了這一用途。
秘魯查基洛太陽觀測臺(網路圖片)
在石塔上有許多缺口，每兩個缺口之間的間隔是10天時間，暗示著當時的人們將一年時間有規律地以10天為單位進行劃分。克虜伯說：「這說明公元前300年的古人已懂得如何將一年劃分為一定時間間隔的單位，正如現在的一年365天劃分為12個月。」
英國史前巨石柱
英國史前巨石柱(網路圖片)
在英國索爾茲伯裡平原附近呈現環狀的遠古巨石陣至今仍是一個謎，對於它的建造用途科學家仍有很大爭議。它的排列和夏至日出方向一致，使其成為世界上最著名的旅遊地點，人們紛紛前來觀看一年中白晝最長一天所呈現的美妙景象。
巨石陣最外層的大型砂岩漂礫的排列形式標誌著一年的四季，其內層的藍色岩石被認為具有治療的神奇功效。目前，許多考古學家認為這個遠古紀念性建築的歷史可追溯至公元前3100年，它既是天文觀測臺，同時也是一個古代宗教遺址。
愛爾蘭紐格蘭治大土丘
愛爾蘭紐格蘭治大土丘(網路圖片)
在愛爾蘭米斯郡，人們可以看到一個引人注目的古代建築體——紐格蘭治大土丘，它的歷史可追溯至公元前3200年，這個心形大土丘覆蓋著4000平方米的面積，其周圍環繞著97塊側石，其中許多側石彫刻著複雜圖案。
在大土丘的中心位置有一個19米長的通道，一直通往十字形狀的內室，在每年冬至日出黎明的17分鐘，陽光將通過縫隙照射進入通道，照亮了整個內室。考古挖掘顯示，在內室裡有幾具火化屍體殘骸，或許這是古人用於祭祀死者的場所，他們認為當冬至之時太陽光照射進來時，死去的人們可以獲得再生。
克虜伯指出，紐格蘭治大土丘所顯現出的冬至陽光照射內室的特徵表明這個5200多年前的遠古建築在天文學研究領域的重大意義。
