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渾儀、渾象
、漏刻和圭表

佚名 2025-03-21 10:41:05

渾儀

、渾象
、漏刻和圭表

這個時期

,我國的傳統(tǒng)天文學(xué)發(fā)展到最高峰
。天文學(xué)各方面的水平都有較大的提高
,這里我們僅舉幾種天文常數(shù)為例
,即可見其一斑

關(guān)于回歸年長度,南宋《統(tǒng)天歷》(公元1199年編訂)和元代《授時歷》(公元1281年編訂)都取365.2425日,其誤差約22秒?div id="d48novz" class="flower left">

,F(xiàn)在我們所采用的公歷就是這一數(shù)值
,它是羅馬教皇格里高里于1582年頒行的?div id="d48novz" class="flower left">
!督y(tǒng)天歷》中還明確提出回歸年長度值古大今小的新概念
,并給出古今變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式,這在天文學(xué)史上具有重要的意義

關(guān)于冬至?xí)r刻的測定

,郭守敬等人的結(jié)果誤差小于0.5刻(1刻等于14.4分鐘)。

關(guān)于赤道歲差值的測算

,南宋時取得了77.57年差一度的結(jié)果
,較理論值77.37年差一度,非常接近
,在當(dāng)時世界居于領(lǐng)先地位

在交食周期研究方面,南宋取得4127個交點月與324個食年長度相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果

,可推算一食年長度為346.6199日
,與理論值之差僅約七秒鐘。而唐時測定的食年長度為346.6212日
,與理論值相差137秒鐘
。19世紀美國天文學(xué)家紐康提出與此等價的結(jié)果,備受天文學(xué)界推崇
,被稱為紐康周期
,但卻比我國晚了1000余年。

……

天文學(xué)的嶄新成就

,歷法的進步
,是與觀測儀器的進步分不開的。這時期
,我國古代的觀測儀器都有很大的進步

渾儀前面我們曾講到張衡改進過渾儀,張衡之后歷代又都有所改進

。特別是唐宋時期
,不少人都制造了新的渾儀。

隨著渾儀的改進

,環(huán)圈也不斷增長
,以致有八九個之多,遮掩了很大的天區(qū)
,校正
、安裝
、運轉(zhuǎn)都很不方便。所以宋以后渾儀出現(xiàn)了兩個方面的變革
,一是減少環(huán)圈
,二是改變一些環(huán)圈的安裝位置,以擴大視野

宋代的沈括就提出改變環(huán)圈位置的建議

,并取消白道儀。郭守敬進一步取消了黃道環(huán)
,并創(chuàng)制了簡儀
。簡儀設(shè)計新穎,結(jié)構(gòu)獨特
,是渾儀史上的一次革命
。它的赤道裝置是近代大型望遠鏡赤道裝置的原型,地平裝置是近代地平經(jīng)緯儀的先驅(qū)
,窺衡里所用十字線是現(xiàn)在天文望遠鏡里十字絲的祖先

水運儀象臺一行在張衡水運渾象的基礎(chǔ)上,設(shè)計制造了一臺“水運渾天”

。其結(jié)構(gòu)
,除有可自動運轉(zhuǎn)的渾象外,還安裝了自動報時器
,這是近代天文鐘的濫觴
。到北宋時,天文學(xué)家和醫(yī)藥學(xué)家蘇頌
,又主持制造了“水運儀象臺”
。它高達12米,寬約七米
,把渾儀
、渾象、報時器和圭表合成一體
。儀象臺以水力為動力
,通過復(fù)雜的齒輪系帶動運轉(zhuǎn),能與天球的晝夜旋轉(zhuǎn)相吻合
,又設(shè)置有木人
,會擊鐘、擊鼓
、擊鉦報告時刻更籌的消長。其中已創(chuàng)制有近似近代機械鐘表里錨狀擒縱器的裝置
,是近代天文鐘的鼻祖
。臺頂設(shè)有可活動的屋面板,開了近代天文臺可開啟屋頂?shù)南群印?/p>

漏刻是我國古代的一種計時儀器,有水漏(浮漏)和沙漏二種

,而以浮漏為主
。公元1031年,北宋的燕肅對浮漏進行了重大的改進
。他首次采用漫流系統(tǒng)
,即讓浮漏中的水一直處于漫流狀態(tài),使多余的水從浮漏上部小孔流出
,保證了浮漏有恒定的水位
,提高了計時的準確性。

圭表是我國古代測量日影長度的儀器

。元以前都是用八尺高表
,郭守敬進行了大膽創(chuàng)新,設(shè)立了四丈高表和景符測影法
。即在高表頂端安一根直徑三寸的銅橫梁
,景符是安在一個小框架上可轉(zhuǎn)動的薄銅片,中間開一小洞
。當(dāng)太陽過子午線時
,把景符放在水平的圭面上南北移動,并轉(zhuǎn)動銅片
,讓通過表頂?shù)墓饩€穿過小孔
,在圭面上形成米粒大小、正中帶有銅梁橫影的影像
。這樣
,就克服了以往測影時因陽光散射使影子不清的缺陷,提高了測量精度
。在光學(xué)測量儀器發(fā)展史上
,這是一個具有重大意義的成就。現(xiàn)今河南登封觀象臺故址
,還保存著郭守敬所創(chuàng)高表的遺址

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