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郭守敬編訂《授時曆》

郭守敬編訂《授時曆》,歷史人物故事。[1]

目錄

故事內容 

 
原圖鏈接郭守敬
 
原圖鏈接《授時曆》

忽必烈自登上汗位後,財政困難的問題就一直在困擾他。平定叛亂,攻打南宋,賞賜皇親臣屬,都需要大筆的錢,可朝廷的收入卻很有限,他急需會當家理財的人。就在這樣的情況下,公元1262年春,中書省左丞(中央政府機關中的最高負責長官)張文謙,向忽必烈舉薦了郭守敬。

郭守敬,字若思,順德邢台(今河北邢台)人。是我國傑出的天文學家、數學家和水利工程專家。

郭守敬從小是由祖父郭榮撫養長大的。郭榮也是個極有學問的人,尤其精通數學和水利。在祖父的教導下,郭守敬從小勤奮好學,並且培養了很強的動手能力。北宋的科學家曾在古代漏壺的基礎上,改制了一種計時比較精確的計時器「蓮花漏」。但到郭守敬時,蓮花漏已經失傳,只有從石碑上拓印下來的圖樣,可以知道它的外部形狀。當時僅十五六歲的郭守敬,根據這樣一幅圖就弄清了蓮花漏的工作原理。忽必烈召見郭守敬時,郭守敬剛好把蓮花漏仿製成功。大約因為他把作為裝飾的蓮花作了改動,這個漏壺被改稱為「寶山漏」。獻給朝廷後,元代的司天台(國家天文台)將它作為計時器而採用。

忽必烈召見郭守敬之前,郭守敬已在邢台地區從事了一段時間的水利整治工作,並且取得了很好的成效。見到忽必烈後,他提出了六項水利工程計劃,其中最重要的就是修復燕京到通州(今北京通州)的河道,接通大運河,以節省到京都的漕運費用。

由於郭守敬的計劃資料可靠、籌劃翔實,能為元政府帶來大筆賦稅,因此忽必烈當即同意了他的計劃,並任命他為提舉諸路河渠,掌管各地的河渠整修和管理工作。第二年,他又升任銀符副河渠使。

公元1276年,元軍攻下南宋的京城臨安,全國統一已成定局。忽必烈下令設立太史局(後改稱太史院),負責改革曆法,編修元朝自己的曆法。負責太史院的王恂是郭守敬的老同學,他聘請當時已任工部郎中的郭守敬負責製造儀器和觀測天文的工作。

儀器和觀測,是編修新曆法的最基本的工作。可是經郭守敬檢查發現,當時司天台上的天文儀器,大多是金朝遺留下來的。渾天儀是最重要的天文觀測儀器,可司天台上的渾天儀還是金兵攻下北宋京都汴梁後搶來的。由於燕京和汴梁的緯度不同,這架儀器無法直接使用。其他儀器也大多破損,不能使用了。為此,郭守敬製作了十二件在司天台上使用的儀器,四件可搬運到野外使用的儀器。其中,最著名的就是「簡儀」。

簡儀是將傳統的渾天儀簡化、改造而成的。渾天儀是測定星球在天體中位置的儀器,由七八個同心圓環套疊組成。在這些圓環中夾着一根細長的「窺管」,把窺管對準哪個星球,就可以推定這個星球在天體中的位置。但由於圓環有七八個之多,每個都有一兩寸寬,觀測時這些圓環擠在一起,很不方便,甚至會錯失觀測機會;而且讀數也不太精確,只達到四分之一度。

郭守敬對這些圓環作了分析,他發現有些星體的運行位置的度數,可以用數學方法來計算,相應的圓環可以撤消。此外,他又把測讀地平方位角的圓環分離出來,另外建了一架獨立運用的「立運儀」。經他改造後的簡儀,運用起來既方便又清晰,精密度也達到了三十六分之一度。

郭守敬運用簡儀對天體作了觀測。他測定了黃道與赤道的交角,以及二十八宿(星座)的距度,其精確度都大大提高。這為編制一本高精確度的曆法,奠定了科學的基礎,而簡儀的裝置原理,後來則在現代天文望遠鏡中得到了廣泛的運用。

為了編好新曆法,他還主持了大規模的天文觀測活動,在全國建立了二十七個觀測點。其中最南端的觀察點在南海(今西沙群島),最北端的觀察點在北海(今西伯利亞)。公元1280年,新曆法初步編成,被定名為《授時曆》。《授時曆》以365.2425天為一年,與地球繞太陽一周的實際時間相比,僅僅只差了二十六秒鐘。《授時曆》同我們現在使用的公曆周期相同,但比現行公曆要早了三百年。

1291年,六十歲的郭守敬再次主持開通大都到通州的運河工程。

其實,在忽必烈召見郭守敬後不久,開通燕京到通州的運河工程就開工了。當時引的是燕京城西北玉泉山的水,但玉泉山的水量有限,對恢復航行作用不大,第一次開通工程失敗了。第二次,他考慮利用京郊水流量最大的渾河水。但渾河泥沙較多,為了泥沙淤積問題,他沒有在運河上建立閘或壩。可是渾河的河道坡度較大,水流又急,沒有河閘控制,運糧船無法逆流而上。結果運河只對農田灌溉有用,仍解決不了漕運問題。

這次,郭守敬經過詳細的勘察,在離大都西北三十公里處的神山(今鳳凰山)腳下,發現了水流量較大的白浮泉。如果引白浮泉向南流,沿途可攔截其他泉水,使水量增大。山泉清澈,也沒有泥沙淤積問題。忽必烈很高興,立刻批准了這個方案,並重設都水監管理工程。

開工後,郭守敬沒有直接開渠將白浮泉向東南引,而是先把泉水引向西邊的西山,然後再回東南。原來,從神山到大都,當中有不少地區的海拔都比大都低,直接往東引,水就進不了運河了。而迂迴到西山,可保持河道始終高於大都,並能攔截更多的泉水。

1293年秋,從神山到通州全長一百六十多華里的運河,全程貫通,忽必烈將它命名為「通惠河」。

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參考資料 

  1. 郭守敬編訂《授時曆》 中國歷史故事網