登陆注册
13257600000013

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
  • 侦破秘密(走进科学)

    侦破秘密(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 我和皮特有个约会

    我和皮特有个约会

    神秘世界探索系列之三——神秘世界之妖魔世界如果有一天你走在校园中,突然被带到了另一个世界,你会怎么办呢?丁西西,一名普通学生,从她接了一通电话开始,她的生活就发生了翻天覆地的变化……丁西西被妖怪皮特带到了妖魔世界,在这个世界中她遇到了各种各样的妖怪,就在她以为自己会回到现实世界中时却被送上了祭坛,即将被处以“万魔焚身”……究竟丁西西能不能逃脱?能不能回到现实的世界中?她与皮特之间又会发生什么。
  • 影响中小学生成长的66个人物

    影响中小学生成长的66个人物

    荟萃古今中外具有代表性的66位名人,采用富有启发性的小故事,传达成功的道理。希望孩子们能够领略这些名人的人生风采与成功智慧,受到启发和教益,并激励他们的理想和志向,指导他们的人生道路和成长历程!
  • 双面猎犬

    双面猎犬

    《双面猎犬》里面讲了猎犬洛嘎和母豺达维娅共同患难后结成一家,朝夕相处。可洛嘎忘恩负义,被达维娅推进怒江而死。达维娅回到豺群,生下白眉儿便死去。白眉儿被-迫做了苦豺,地位低下,可他坚持不懈地努力活了下去,后来成为村长阿蛮星优秀的猎犬。
  • 杰出青少年一生的行动计划

    杰出青少年一生的行动计划

    青少年风华正茂,无不渴望杰出。要成就杰出,就必须付出实际行动。但如何去行动,先做什么,后做什么?又该如何站在整个人生的高度,协调各方面因素制定贯穿一生的行动计划?本书总结众多杰出人物的人生经历,为青少年展现出一幅全面规划人生的宏伟蓝图,引导青少年有条不紊地开创成功卓越的人生。
热门推荐
  • 无尽维度之黎明

    无尽维度之黎明

    因为某种不知名原因在厦门大学一带的人类传送到了某个世界,为了回到或者去到另外的世界他们必须存活着和怪物搏斗并且到达世界中心,通过自相残杀来决定传送人选……
  • 异世之旅遇见你

    异世之旅遇见你

    她是二十一世纪的少女,一场旅行不慎被黑洞吸去。初来异世的她遇见他会发生怎样的搞笑事件。
  • 夜凰“霸”夫

    夜凰“霸”夫

    当天朝国情局最是无情无爱的传奇夜长留,一夕穿越到星夜国最为放浪形骸的女王爷身上!在那个男子为尊的时空,会发生什么值得后世千古流传的神奇经历?遇上一群人中龙凤逐鹿天下,她的出现又将改变什么?天下易主,那个命运霸主究竟是谁?结局,谁能料到!
  • 涅磐重生:你猜我是谁

    涅磐重生:你猜我是谁

    21世纪s级杀手,在爱情面前依然是个白痴,杀了这么多人,最后被深爱的人害死,真是讽刺啊!一觉醒来,她化身成“他”,天生废材?被欺侮?被嘲笑?没事!她会通通加倍讨回来……【本文纯属恶搞】
  • 初中3年

    初中3年

    一个普通的3年,一个难忘的3年,在这里我找到了我的初恋,第一次为了女孩打架,第一次因女孩伤心,第一次了解兄弟,第一次........
  • 最新初中语文基础知识手册

    最新初中语文基础知识手册

    本书以新大纲为指导,以新教材和新考纲为依据,全面、准确、新颖地融合了初中语文基础知识的方方面面,具有较强的实用性的针对性,具有极高的资料性与工具性。本书可供平时学习使用,亦可供考前复习参考,是一本不可多得的语文基础知识必备工具书。
  • 一日一禅(超值金版)

    一日一禅(超值金版)

    “禅”是一面镜子,可以照彻人的心性;“禅”是一盏明灯,可以照亮人的心路。禅的思想是空灵、豁达、开阔、明朗的人间清流;禅的生活是积极、自在、简朴、自适的安心方式;禅的理念是教人首先学着放下自欺、自怨、自慢和自我枷锁,然后才能海阔天空地任意翱翔;禅的方法是教人首先练习认识自我、肯定自我,然后再粉碎自我。《一日一禅(超值金版)》所撷取的佛学故事,篇篇隽永,字字珠玑,每个故事就是一道顿悟的光芒,一汪沁心的泉水,一把理解现实人生的钥匙。以禅养性,以禅修身。旨在帮助你借助禅这面镜子,照亮自己的心境,借助禅这盏明灯,清净自己的心灵,明心见性,去掉自心的污染,以此和谐性情,舒适身心,从而达到修身的目的。
  • 九极苍穹

    九极苍穹

    楚颜松了口气,一脸犹豫地看着即将落山的太阳,因为,他突然想起昨晚的梦。蓝天上的白云,白云下的草地,草地上盛开的繁花,繁花中一佳人执剑起舞。花做彩裳风清扬,剑若矫龙人似月,好美…….打住!这是个噩梦好不好?因为,问题来了。楚颜犹豫地想着,楚青青要是能这么美,那我,那我,那我娶不娶她?。。。。
  • 契约萌妻:男神请放手

    契约萌妻:男神请放手

    那一晚醉酒,他却呼喊着另一个女孩儿的名字。在他眼中,她不过只是一个替身!唐氏家族的公子,法学院的风云人物,这个只是传说中神一般的唐仁修。他是在绝望之时替她解围的人,也是她崇拜敬畏的学长。顾敏不敢有奢望,只要能陪在他身边,她就感到幸福。一纸婚姻,没有婚礼,没有宾客,也没有祝福。她成了他的妻子,他给了她一切,却惟独没有爱!等到契约到期,她微笑祝福,转身那一刻,她忍不住泪如雨下。也许他永远也不会知道,其实她爱了他那么多年……第二最好不相知,如此便可不相思,若不是想着还要回到你身边,我早已经对命运投降。
  • 顽劣小丫头:一号狂女捕

    顽劣小丫头:一号狂女捕

    黑社会老大的情人穿越成为衙门的烧火丫头,却遇到一位美如谪仙的正义县老爷。从此,上官巧儿一失足成千古恨,为了对个处男负责,做起了古代的第一号女捕快!