古代中国人为世界天文学贡献了什么
来源: 作者:科普工作队 发布日期:2014-11-13 00:00:00
【科学人】

祖冲之 ( 429-500 ) 中国南北朝时期著名数学家和天文学家 . 在数学上最突出的贡献是推算出圆周率的不足近似值为 3.141 5926, 过剩近似值为 3.1415927, 这是当时世界上最先进的数学成果;在天文学上最出色的成果是创制了第一部引进岁差的先 进历法《大明历》。

郭守敬( 1231-1316 ) , 中国元代著名天文学家和水利专家。发明了高表 、景 符 、 简仪 、 仰仪 、 正方案等 10 多种天文仪器 . 组织了规模空前的天文大地测量工作,编算和制订了中国古代最优秀的历法《授时历》
古代中国人对世界天文学的贡献很多。总体上可以归纳为三句话:卓越不凡的古典天文仪器,不断更新的古代天文历法,丰富而系统的古代天象记录。
一、 卓越不凡的古典天文仪器
距今 3000 多年前,中国最古老的天文仪器圭表就已诞生。 它一般由直立放置的高 8 尺的 “ 表”和沿正南北方向水平放置的 “ 圭 ” 构成。冬至日正午时,表在圭面上的日影最长,利用这点可以精确确定冬至日。将某年的冬至日与上千年前的冬至日比较,以相隔的日数除以年数,可以获得十分精确的回归年长度。

北宋的苏颂、韩公廉 ( 11 世纪末 ) 制成了水运仪象台。它高 12 米,宽约 7 米,分为三层。
水运仪象台
上层是浑仪,它的屋顶可以掀开进行天文观测;
古代的天球仪,装有齿轮,由动力装置驱动每天旋转一周;下层前部是报时机构,有巧妙的木偶小人出入报时 , 后部是水力驱动机构。水运仪象台的驱动机构有一个直径约 3 米的大枢轮,上面有等间距的 36 个水斗。漏壶中漏出的水注入水斗,注满后枢轮转动,枢轮顶部的擒纵装置控制它一次只能转过一个水斗,让新的空水斗继续注 水,从而形成等间隙转动。枢轮转动带动贯通上 中下三层的传动轴,使各部分同步运转。金兵攻入北宋都城后,水运仪象台被损坏再也未能修复。
到了元代初期,郭守敬研制出高 4 丈的 “ 高表 ” 和很长的圭面。为使太阳照射高表顶端的横梁影子清晰可见,他又发明了景符 ( 一个装在坐架上可移动的中间有小孔的铜叶),利用针孔成像原理能把横梁平分太阳像的影子留在圭面上,从而能精确定出中午时太阳的地平高度。利用这种高表、景符的原理,郭守敬还建成了留存至今的登封测景台。
中国科学院紫金山天文台的简仪
除高表、景符外,郭守敬还发明了简仪等多种天文仪器。简仪有上下两套环圈,分别是赤道经纬仪和地平经纬仪,另外还有一个测量时间的日晷。每个环的一侧都设有使用肉眼瞄准天体的装置,由两位观测者在夜晚观测同一颗星,便可 立即测得它的赤道坐标和地平坐标。郭守敬简仪的测量精度可与 300 年后丹麦天文学家第谷的古典天文仪器相媲美,而郭守敬发明的高表、景符利用了针孔成像原理 , 使太阳的定位精度达到了 0 . 5 ' ,比第谷的定位精度要高好几倍,这是中国人为世界天文学作出的一大贡献。
二、不断更新的古代天文历法
中国古代的历法是阴阳合历,它与其他文明古国的历法有一个重要不同。后者以推算民用历谱、安排历日为基本内容,中国古代历法不仅包含这些基本内容,而且还涉及日、月、五星的位置和运动、日食和月食的预报等多方面的内容。可以说,中国古代的历法编算工作,其性质有些类似于现代编算天文年历的工作。
中国古代,每个新王朝都要颁布自己的新历法。此外,当发现历法不准时也要改历。因此中国古代的历法一直在不断更新之中。中国古代先后制定的历法有上百部之多,其中最著名的有《大明历》、《大衍历》和《授时历》等。魏晋南北朝时期刘宋大明六年 ( 462 年),祖冲之编制的《大明历》是第一部引进了岁差(春分点每年在天空中缓慢移动)的历法。唐代天文学家一行领导了中国首次大规模的天文大地测量,并在此基础上于开元十五年 ( 727 年)编成著名的《大衍历 》 , 该历的回归年长度取为 365.2444 日, 朔望月长度取为 29.53059 日, 在当时堪称精确。元代初期, 郭守敬和王恂等人领导了更大规模的天文大地测量,在此基础上创制了中国古代最精确的历法《授时历》 , 至元十八年 ( 1281 年)颁行,明代的《大统历》本质上就是《授时历》,这两种历法加起来行用达 364 年,是中国古代行用最久的历法。《授时历》定回归年长度为 365 . 2425 日,和真实的回 归年长度只差 20 余秒,它和国际通用的公历——格里历的回归年长度完全一样,但问世早 300 年,这是一项了不起的成就。
三、丰富而系统的古代天象记录
中国古代 的天象记录非常丰富。早在公元前 2 世纪,中国人就开始对彗星进行分类。在长沙马王堆三号汉墓出土的帛书中,就有 29 幅彗星形态图。在扣除对同一彗星的重复记录后 , 中国古代的彗星记录达 1500 次之多 , 还拥有哈雷彗星 29 次回归的连续记载,世界上没有别的国家有如此丰富而系统的彗星记录。人们探讨近 2000 年来出现过的超新星,发现中国古代都有相关的记录,其中世人普遍关注的 1054 年超新星,在中国更有十分详尽的记录。此外,中国古代在日食和月食、太阳黑子和极光、流星和流星雨等方面也都有详尽而系统的记录。