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| 中外科学家发明家丛书：郭守敬 （十五） | 发布于:2014/11/25 | |
| 郭守敬简仪的刻度分化也空前精细。以往的仪器只能读到一度的 1/4， 这简仪却可读到一度的1/36，精度一下子提高了好多。这架仪器一直到清初 还保存着，可惜后来被在清朝钦天监 （掌管天文历法的官署）中任职的一个 法国教士纪理安拿去当废铜销毁了。 郭守敬用这架简仪作了许多精密的观测，其中的两项对新历的编纂具有 重要的意义。 一项是黄道和赤道的交角的测定。赤道是指天球的赤道。地球是悬在空 的天球之内，设想地球的赤道面向四周伸展出去，和天球的边缘相割，割成 一个大圆圈，这个大圆圈就是天球的赤道。黄道是指地球绕太阳作公转的轨 道平面延伸出去，和天球相交所得的大圆。天球上黄道和赤道的交角，就是 地球赤道面和地球公转轨道面的交角。这是一个天文学基本常数。这个数值 从汉代以来一直认为是24°，1000多年来，始终没有人怀疑过。实际上这个 交角年年都在不断地减少，只是每年减少的数值很小，只有半秒，短期时间 察觉不到罢了。可是变化虽小，积累了一千多年也会显出影响来的。黄、赤 交角的数值的精确与否，对其它计算结果的准确与否很有影响。因此，郭守 敬首先对这沿用了千年的数据进行了检查。果然，经过他实际测定，当时的 黄、赤交角只有二十三度九十分。这是用古代角度制算出的数值。根据现代 天文学理论的推算，当时的这个交角实际上应该是23°31′58″。郭守敬测 量的角度实际上只有1′25″.3的误差。不过，这样的观测，在郭守敬当时 的时代，是很难能可贵的。 另一项观测就是28宿距度的测定。我国古代在测量28宿各个星座的距 离时，要用一颗星作为标志，这颗星称为“距星”。因为要用距星作为标志， 所以距星本身的位置一定要定得很精确。从这一颗距星到下一颗距星之间相 距度数叫“距度”。这距度可以决定这两颗星之间的相对位置。28宿的距度， 从汉朝到北宋，一共进行过五次测量。它们的精度是逐次提高的。最后一次 是在宋徽宗崇宁年间（1102—1106年）进行观测的，这28距度数值的误差 平均为0°.15′，到郭守敬时，经他测定的数据，误差平均值只有4′.5， 比崇宁年间观测的误差降低了一半。这是一个了不起的成就。 为了测定制历所需的天文数据和以后进行经常性的天文观测并充实司天 台的设备，光依靠简仪和高表，还是不够的。在许衡的帮助下，从至元 13 年 （1276年）起到至元16年 （1279年）的这3年中，郭守敬一共设计制作 了大大小小10多种天文仪器。据记载，除以上两件外，还有：候极仪、浑天 象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷、定时 仪、正方案、丸表、悬正仪和座正仪等许多件。这些仪器有的还留下了一些 较详细的关于其结构、形态与作用的记述，至今可想见其当时的功效和创造 的匠心，但也有些不知其究竟了。除了仪器之外，郭守敬还复制了仰规复矩 图、异方浑盖图和日出入永短图等一批天文图，辅助仪器的使用，使操作人员得以与实测结果相印证。由于元代禁止民间学习和藏有天文典籍，这些天 文图也未能流传下来。现在我们再介绍一下一种较为重要的仪器。 “仰仪”，是个铜制的中空半球，形状象一口仰天放着的锅。半球的口 上刻着东西南北方向。半球上面刻着与观测地纬度相应的纵横线网格。半球 口上用一纵一横的两根竿子架着一块小板，板上开一小圆孔，孔的位置正好 在在半球的球心上。太阳光通过小孔，在球面上投下一个圆形的象，映照在 所刻的线格网上，立刻就可读出太阳在天球上的位置。人们可以避免用眼睛 逼视那亮度极高的太阳本身，就能确定太阳的位置，这是很巧妙的。更妙的 是在发生日食时，仰仪面上的日象也发生相应的亏缺现象。这样，从仰仪就 可直接测出日食的方向，亏缺部分的多少，以及发生各种食象的时刻等等。 虽然伊斯兰天文家在公元11世纪时就已经利用日光通过小孔成象的办法来 观测日食的亏缺，但他们只是利用一块有洞的板子来观测，帮助测定各种食 象的时刻罢了，还没有象仰仪这样可以直接读出数据的仪器。 |
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