談起郭守敬,我們通常會想到他在水利方面的杰出成就,例如元大都的水利建設。其實,郭守敬不僅是一位水利專家,還是著名的天文學家和數學家,以他的成就和涉及的學術領域之廣,稱得上是一位百科全書式的科學巨匠。

郭守敬在天文上的杰出成就便是他參與編制的《授時歷》。中國古代的歷法有著輝煌的歷史,當時有許多領先于世界的成果。從上古時期首創歷法,到漢武帝時期的《太初歷》,各種歷法數不勝數,但行用的年代卻不長。而郭守敬編制的《授時歷》行用了360多年之久,成為中國古代歷法中最為杰出的代表。

1276年起,郭守敬和其他天文學家經過四年的艱苦奮斗,通過精確計算,運用了弧矢割圓術來進行黃道坐標和赤道坐標數值之間的換算,以二次內插法解決了由于太陽運行速度不勻造成的歷法不準確的問題,終于在1280年編成了這部歷史上空前精確、空前先進的歷法。根據古書上“授民以時”的命意,取名為《授時歷》。《授時歷》推算出的一個回歸年為365.2425天,即365天5小時49分12秒,一朔望月的長度為29.530593日,摒棄了沿用幾百年的《上元積年法》,并以至正十七年(1280)冬至作為歷元(即與天文學所列數據、圖表相對應的時刻)。它的精確度只比地球繞太陽公轉一周的時間差了26秒,和現在通用的公歷《格里高利歷》一年的長度一樣,但《格里高利歷》是1582年(明萬歷十年)開始使用,比郭守敬的《授時歷》晚了300多年。

在編制新歷法期間,郭守敬主持了全國范圍的天文觀測,他組織進行了大量觀測,觀測點多達20余個,分布在南北達萬里、東西五千里的廣大區域中,整個觀測規模是史無前例的。郭守敬主要進行了日影、北極出地高度(觀察北極星的視線和地平面形成的夾角度數)、春分秋分晝夜時刻的測定。新測二十八宿距度,平均誤差還不到5';測定了黃赤交角新值,誤差僅1'多;取回歸年長度為365.2425日,與現今通行的公歷值一致。這些觀測的結果,都為編制全國適用的歷法提供了科學數據。

為完成《授時歷》工作,郭守敬還發明了十二件天文臺上用的儀器、四件可攜至野外觀測用的儀器,記載于齊履謙所撰的《知太史院事郭公行狀》中,分別為簡儀、高表、候極儀、渾天象、玲瓏儀、仰儀、立運儀、證理儀、景符、窺幾、日月食儀以及星晷定時儀。在創編《授時歷》工作前后,郭守敬還發明和制造了一些其他的天文儀器,其中多數是計時器或與計時器有關的儀器,包括:寶山漏、大明殿燈漏(又稱七寶燈漏)、靈臺水運渾天漏、柜香漏、屏風香漏、行漏。其中的大明殿燈漏是中國第一架與天文儀器相分離的獨立的計時器。

《授時歷》作為中國歷史上一部優秀且精確的歷法,在世界天文學史上也占有重要位置。為了表達對郭守敬的尊敬,月球背面一座環形山被命名為“郭守敬環形山”,1964年發現的一顆小行星被命名為“郭守敬小行星”。

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郭守敬的天文成就

圖文簡介

《授時歷》作為中國歷史上一部優秀且精確的歷法,在世界天文學史上也占有重要位置。