《授时历》
制作过程
元朝统一中国以前,中国所用的历法是《大明历》。这部使用了七百多年的历法误差很大。元朝皇帝忽必烈决定修改历法,派大科学家郭守敬主持这项工作。郭守敬认为:历法要精确必须经过实地测验,而要进行测验必须有精密的仪表。因此,他自己动手改造和创制了许多天文仪器。
元代以前,用来测量日月等恒星和行星位置的仪器是浑仪,但它结构复杂,转动不灵活。郭守敬根据自己的观测经验,把浑仪改装成两个简单的装置,叫作“简仪”。简仪很精密,不但使用方便,观测结果也比浑仪准确得多。
郭守敬还研制了仰仪,用来观测太阳的位置和月食。他还改革了圭表,创制了景符等仪器。景符与圭表结合使用,可以观测太阳、月亮和星星的运行变化。
有了先进的仪器后,郭守敬向忽必烈提出要在大都(北京)建一座新的司天台(天文台),又建议在全国分期分批设立观星台,开展实测。经过认真研究,决定在全国设立二十七个测影点,派出十四个历官。郭守敬亲自经广州到最南边的南海进行测量。
新的司天台在大都修好后,郭守敬把各种最新式的天文仪器安放在上面,日夜进行天体观测。
郭守敬等人经过辛勤的工作,计算出一年为365.2425日,这个数字比地球绕太阳一周的时间只差26秒。根据这一数据,郭守敬终于完成了新历法的编制工作。新历法被命名为《授时历》,意思是要告诉老百姓日月时光,不要错过了农时。
郭守敬(1231-1316), 字若思,顺德邢台(今河北邢台)人,元朝天文学家、水利学家、数学家和仪表制造家。
郭守敬和王恂、许衡等人,共同编制出我国古代最先进、施行最久的历法《授时历》。为了编历,他创制和改进了简仪、高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器仪表;还在全国各地设立二十七个观测站,进行了大规模的“四海测量”,测出的北极出地高度平均误差只有0.35;新测二十八宿距度,平均误差还不到5';测定了黄赤交角新值,误差仅1'多;取回归年长度为365.2425日,与现今通行的公历值完全一致。
郭守敬编撰的天文历法著作有《推步》、《立成》、《历议拟稿》、《仪象法式》、《上中下三历注式》和《修历源流》等十四种,共105卷。
为纪念郭守敬的功绩,人们将月球背面的一环形山命名为“郭守敬环形山”,将小行星2012命名为“郭守敬小行星”。
《授时历》是中国古代最优秀的历法,也是行用时间最长的历法。从元代颁布开始,历经整个明代,一直到清初的360多年中,行用的历法实际上都是《授时历》,只是名称有所变化而已。
《授时历》之所以沿用这么长时间,和它的计算精度非常高有很大关系。首先,它使用了当时世界上最为精确的天文资料,如它的回归年的长度365.2425日,这和现行的公历所采用的数值是一样的;其次,它吸收了《统天历》首先发现回归年的长度在逐渐变小的观点,规定一百年中回归年的长度减小0.0001日,虽然这个数值有点大,但它与《统天历》相比,还是要精确一些。
另外,《授时历》废除了沿用了上千年的上元积年和用复杂分数表示天文资料的办法,不仅大大简少了计算量,也保证了计算精度。《授时历》在计算方法上也有很大的创新,如为了对太阳、月亮的不均匀运动进行改正创造了三次插内插法;为了进行黄道和赤道宿度之间的转化以及太阳视赤纬的转化,而创立了类似球面三角法的数学方法。
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