登陆注册
49462800000013

第13章 天文学家郭守敬

郭守敬是我国元代的一位大科学家,他在我国天文科技方面作出了杰出的贡献,为纪念郭守敬在天文领域里的成就,人们将月球背面的一颗小行星命名为“郭守敬小行星”。

“莲花漏”计时法

元朝初年,北方的蒙古民族不断在边界进行骚扰和掠夺,当地的农田水利也遭到了严重的破坏,人口大量减少,农业生产急剧下降。这种状况,对于刚刚夺取政权的元朝统治者十分不利。他们实行了一些改革措施,首先强化边防,实行了一些鼓励农桑增产的办法。因此,在元世祖的时代,华北一带的农业生产才逐渐恢复起来。

当时农业生产技术落后,农民都靠天吃饭,农业生产必须适应天时。于是,天文历法和水利工程的研究,就成为迫切需要解决课题。

郭守敬正是在这个时期,在这两门科学领域作出了许多贡献的大科学家!他祖父是一位很有名望的学者,精通五经,熟知天文、算学,擅长水利技术。郭守敬就是在祖父的教养下成长起来的。年幼时,祖父一面教郭守敬读书,一面也领着他去观察自然现象,体验实际生活。

由于祖父的言传身教,郭守敬从小就喜欢自己动手研究制作各种生活器具,十五六岁的时候就显露出非凡的科学才能。那个时候,人们计时没有钟表,往往不能知道准确的作息时间,不知道在一天里,该什么时间吃饭,该什么时间工作,该什么时候休息。后来,人们就想出种种方法来计算时间,好让一天的时光能有比较科学的分配。那时候的人,看日影作息,是当时十分流行的做法。早晨,太阳出来,人的影子是很长的,人们就开始吃早饭,开始一天的劳作。当太阳到了头顶,人的影子变短了,就开始吃午饭。下午,太阳慢慢西下,又把人的影子向东拉长了,天色渐渐暗了下来,人们就结束一天的劳作,收工休息。这种日出而作,日落面息的生活方式,一直沿用千百年。

到了元朝,郭守敬发明了一种新的计时法,叫作“莲花漏”计时法。有了这种“莲花漏”计时法,人们除了在外边看着日光作息,在室内同样能掌握时间。这种“莲花漏”计时法制作起来十分复杂,它由好几个部分配制而成,上面有几个漏水的水壶,水壶里的水面高度,要求配置得均衡。因为水面高度不变,往下漏水的速度也就保持均匀,水流速度均匀了,在一定时间内漏下的水量也不会变,不会忽多忽少。这样,就可以从漏下的水量指示出时间刻度来。

为了将这种新型的计算时间方法传播给更多的人便用,郭守敬还绘成一幅幅图纸,全国各地按照他的图纸,制作成无数个“莲花漏”,这给当时的人民生活、社会进步起到了极大的推动作用。

新的“量天尺”

1276年,元朝迁都北京后,迫切需要颁行元朝自己的历法,下令在新的京城里组织历法局。郭守敬通晓天文出了名,立即被朝廷召入京城,参加修订新历,在天文科学活动史上又揭开了他新的一页。

郭守敬召入京城后,首先亲自检查了京城里天文台的仪器装备,天文台所用的圭表因年深日久而变得歪斜不正,有的已经失灵。这些仪器终究是太古老了,修整了几次,仍无法适应天文观测精密度很高的要求。郭守敬不得不着手创制一套更精密的仪器。

除了这种难度极高的仪器必须首先攻克,还有两种迫切需要解决的难题,一个就是要重新测定二十四节气,特别是要确定冬至和夏至的时刻用的仪器“圭表”;还有一种是测定天体在天球上位置的“浑仪”。没有这两种仪器,制定新历法就无从谈起。

圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱;“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板,每当太阳转到正南方向的时候,表影就落在圭面上,量出表影的长度,就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候,冬至到了;表影最短的时候,夏至来临了。这是郭守敬要研制的当时世界上最先进一种天文仪器。“圭表”要能观测日影和星月的光线弱,旧圭表就不能观测星影和月影。对这些难题,唐、宋以来的天文科学家们已经做过很多努力,始终没有很好地解决。

现在,这些困难又摆在郭守敬的面前。怎么办呢?郭守敬首先分析了造成误差的原因,然后针对各个原因,找出克服困难的办法。他先设法把旧圭表的表竿加高到5倍,因而观测时的表影也加长到5倍。表影加长了,按比例推算各个节气时刻的误差就可以大大减少。其次,他创造了一个叫做“景符”的仪器,使照在圭表上的日光通过一个小孔再射到圭面,那阴影的边缘就很清楚,可以量取准确的影长。再就是他还创造了一个叫做“窥几”的仪器,使圭表在星和月的光照下也可以进行观测。另外,郭守敬还改进测量长度的技术,使原来只能直接量到“分”位,提高到能够直接量到“厘”位,原来只能估计到“厘”位的提高到能够估计到“毫”位。郭守敬对“圭表”进行了这一系列的重大改进,解决了许多关键性科学难题,他的观测技术取得了突破性的进展。

郭守敬的“圭表”改进工作,大致完成于1277年夏天,这年冬天已经开始用它来测日影,因为观测的急需,最初的高表柱是木制的,后来才改用金属铸成。现在河南省登封县还保存着一座砖石结构的观星台,其中主要部分就是郭守敬的“圭表”。这座高台的一边作为表,台下用36块巨石铺成一条长十余丈的圭面。当地人民还给这“圭表”起了一个很豪迈的名称,叫“量天尺”。

奇怪的“仰仪”

“圭表”的改进,只是郭守敬开始天文工作的第一步,以后还有更多更新的创造发明。一个巨大的“浑仪”最迟在公元前第二世纪就已由我国天文家发明了,唐、宋以来历代都有发展。它的结构完全仿照当时人们心目中反映出来的那个不断转动的天体圆球而制造的。在这个圆球里有许多一层套着一层的圆环,圆环里有的可以转动,也有不能转,在这些层层叠叠的圆环中间,夹着一根细长的管子,叫做窥管,科学家把这根细管瞄准某个星球,从那些圆环上就可以推定这个星球在天空中的位置。因为这个仪器的外形像一个浑圆的球,所以称为“浑仪”,它是我国古代天文仪器中一件十分杰出的创作。在欧洲直到16世纪末,才有与我国北宋浑仪同样的天文仪器。

在元朝的新历编订中,郭守敬创造了近20种仪器和工具。其中一个铜制半球面,是当时最杰出的创造,它的形状像一口仰天放着的锅,郭守敬取名叫“仰仪”。半球的口上刻着东西南北的方向,半球口上用一纵一横的两根竿子架着一块小板,板上开一个小孔,孔的位置正好在半球面的球心上,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,人们就立刻可读出太阳在天球上的位置,避免用眼睛对着光度极强的太阳看,这是很巧妙的一项发明。而在发生日食时,仰仪面上的日象也相应地发生亏缺现象。这样,从仰仪上可以直接观测出日食的方向,亏缺部分的多少,以及发生各种食象的时刻了。

郭守敬对天文学的贡献,不仅仅是他的个人兴趣,伟大之处在于他的创造精神和民族精神,可以说,郭守敬把自己毕生的精力都贡献在天文学研究上,他的科研成果令后人敬佩!为了纪念这位伟大的天文学家,他的出生地邢台市最主要的一条街,道命名为“郭守敬大道”,现更名为“守敬北路”和“守敬南路”,并在达活泉公园内建立了郭守敬纪念馆,郭守敬雕塑,观星台等。

1981年,为纪念郭守敬诞辰750周年,国际天文学会以他的名字为月球上的又一座小行星命名。使这位天文科学巨人,与星月同辉!与历史同行,与中华同在!

同类推荐
  • 少年记趣(人猿泰山系列)

    少年记趣(人猿泰山系列)

    人猿泰山系列是一部让中小学生开阔眼界、丰富想象力的书,是一部教给孩子动物是朋友、大自然是家园的温情冒险小说,是一部中小学图书馆和孩子的书架上不得不放的书,是父母与孩子共同阅读的睡前故事。小说情节奇谲精彩,主人公强悍而无畏,为孩子们打开了一扇充满着浪漫英雄主义的丛林世界大门。译者的话:上世纪四十年代,我们在读初中时,《人猿泰山》作为世界名著,曾经风靡一时。每逢课间十分钟,同学们几乎满教室争说泰山。当时,这部奇趣曼妙的小说,已经在我们心里扎根了。1988年,我俩六十岁退休后,曾到各地旅游,顺便到各省大图书馆、大学图书馆查询此书,不但译本遍寻不得,连原文本也没有了。
  • 魔草

    魔草

    《魔草》讲述的是一个好心的猎人在帮助一名老婆子后,得到了两件宝贝——如意斗篷和一颗有魔法的鸟心,坏心眼的巫婆知道后,指使自己漂亮的女儿骗走了宝贝,猎人没有放弃,他发现了具有魔力的莴苣,于是通过自己的智慧战胜了女巫,最终和漂亮的姑娘过上了幸福的生活。
  • 小学生脑筋急转弯天天读

    小学生脑筋急转弯天天读

    脑筋急转弯是一种活泼有趣的智力游戏。它能促使小学生思考,帮助他们突破惯有的思维模式,发挥自身的超常思维,锻炼成机智灵敏的大脑。本书编写了适合小学生的脑筋急转弯,幽默风趣,答案出人意料,同时设置了不同形式的拓展栏目,让小学生在智力挑战中收获快乐与智慧。
  • 幽幽古堡之吸血鬼传说

    幽幽古堡之吸血鬼传说

    侦探小了淘淘等人误入欧洲一个人迹罕至的古镇,进入了与世隔绝的幽幽占堡。占堡的秘门里是一座幽幽冰风暴,镇压着吸血鬼魔王。吸血鬼魔王发誓:谁将他放出来,他就听命于谁。八个被人控制的少年,破解了八块诡秘的钥匙碎片,尘封之门被打开了,蝙蝠纷飞,狼人跳跃,吸血鬼魔王在古堡里冷笑。为了阻止吸血鬼魔王到人间作乱,淘淘等人奋力战斗……
  • 兽王·海岛鱼王

    兽王·海岛鱼王

    结束了在璧山城的任务,柳远藤继续踏上寻找塔首之路。魔刀范在山和柳远藤打赌,他若生擒柳远藤三次,柳远藤便要拜他为师,否则他便将斩雷擎天刀诀无偿教给柳远藤……柳远藤回到桃花源,接受了贪狼赋予的重任。贪狼传授他上古丹心术高级修炼法诀——万里星河沧浪诀。在贪狼的帮助下。柳远藤凝练出星核龙兽 ……根据星核龙兽的指引,柳远藤在一个养鸡场中找到了十二生肖塔塔首之一——鸡首。孰料新人类联盟的高手也同时现身,并与柳远藤发生激烈冲突 ……柳远藤展开调查,发现新人类联盟正在秘密搜集塔首。新人类联盟四大天王之一鱼力天王俞倾波坐镇一方。对柳远藤虎视眈眈,鱼人计划渐渐浮出水面……为了守护公正,柳远藤将一往无前……
热门推荐
  • 南篱旧事

    南篱旧事

    我曾路过你的心,不是我不肯停留,而是你不肯收留。好的坏的我都给你,你别皱眉别嫌弃我好吗?女主角林沫与她的前男友(男主角)言辰梓再一次地相遇,言辰梓却整蛊林沫,可林沫还是对言辰梓的心有余悸,最后林沫无动于衷,承受着言辰梓的整蛊,但是言辰梓看着林沫被xxx的一幕,心里大喊:“谁都不许碰林沫!只有我才可以欺负她!”
  • 妖孽之作

    妖孽之作

    一名卷进人兽之争的少年,神奇地来到诡异多变的异空间,遭遇被“凌辱”、“审判、“控告”,在“地狱之门”里受难,在“罪恶之河”里洗剂,在“宇宙学院”里“重铸”,在“七彩星”里迷失自我……看新晋文字玩家如何把一场艳福无边的奇幻冒险写的丰满圆满,看我们的主角如何在风云变幻莫测的大千宇宙中引领宇宙大战——让我们追随主角一起在波澜壮阔的战争舞台上,抒写属于我们自己的辉煌,成就我们永远也不会过时的英雄之梦!【作者已出版纸质作品《灵魂不死》《丛林有公主》。作者微信公众号:qyz_book关注方法:点开微信右上角的功能键——查看公众号——屈远志——关注。】
  • 我的同桌是我的青梅竹马

    我的同桌是我的青梅竹马

    魔都第一中学的青梅竹马日常碰撞的酸甜苦辣
  • 妖界理发师

    妖界理发师

    玄夜:妖族也需要理发?系统:我怎么知道?玄夜:你坑我?系统:对啊,谁让你坑我来着。
  • 遇见一生所爱

    遇见一生所爱

    【看到书名你以为它是一个甜宠类的文?nonono!我很明确的告诉你,它不是。没错!它不是!】文梦儿是一个令人闻风丧胆的杀手,却因为君兮的一个谎言,而成为君兮的女人。外界称为纨绔子弟的君兮,其实是一个禁欲系男人,从不沾花惹草。对于文梦儿,她是百般宠爱,哪怕她闯破了天,君兮也会替她收拾。知道了真相的文梦儿要离开君兮,却发现自己对君兮竟然会有所念想。一面是爱上自己的燕云,一面相处很久的君兮,文梦儿又会如何选择呢?
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 凌蝶染血了无痕

    凌蝶染血了无痕

    两个性格迥异的姐妹,一个天真调皮,一个稳重温柔,一对儿出生时得来的玉佩,将预示着她们的人生,一个是正牌的江湖易容高手鬼面的千金,从小宠爱,天真调皮惹祸不断,但本性纯良。一个是鬼面的义女,身世成谜,从小被鬼面收养,身上那股成熟稳重的气质透露着她身世的不凡。身为鬼面的女儿,自然得了一身易容的真传,当千金换成义女出行时,一个错误的时间,错误的地点,错误的容貌,爱上了一个人,两姐妹爱上同一个人,而奈何书生也分不清自己的真心,最后他们将情归何处……
  • 带着空间穿越之逆袭

    带着空间穿越之逆袭

    作为世界第一杀手的冰无情,智慧无双,医术她敢称第二没人敢称第一,一不小心发现了镯子的空间,告诉亲人和朋友们,可正在执行任务时一不小心穿越了,没关系,穿越成废柴,没关系,看她如何逆袭,几天进一级,神丹,她当糖吃,神兽,她空间里一大堆,势力,她的势力遍布各个大陆,,看她在这个世界如何混的风声水起。虽然她很厉害,是全能女王,可却把心给了他,这个妖孽男人……
  • 恒古禁忌

    恒古禁忌

    被父母抛弃,被兄弟背叛,被爱人欺骗,被所在世界当作筹码。肖辰应当何去何从。
  • 我是洛克

    我是洛克

    “其实,你并不是一个普通人。”“你拥有独特的能力,它潜藏在你血脉的最深处,等待着觉醒的那一天”“这种能力称作天赋,而我们这些拥有天赋的人,有一个共同的名字,洛克。”“什么?你说什么?你想说话?”“那好,我可以撕开胶布,不过你要保证不能大喊大叫,虽然我不会伤害你,但打晕你也不太好。”“诶诶诶,骂谁疯子呢?我警告你,骂我就好了,别骂我家人!小丫头片子,好的不学,净学些坏本事。”“你不相信?说老实话,当初她坐在我面前,和我说这些事情的时候,我也不相信。”“但早晚有一天,你会相信的。”“你,是一个洛克。”