中国古代人为世界天文学的贡献（上）

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中国古代人为世界天文学的贡献

关键词1：古代天文仪器

关键词2：著名人物

中国是世界上天文学产生最早、发达程度最高的国家之一，出现了许多名垂青史的杰出天文学家，留下了卓越不凡的天文仪器，不断更新的古代天文历法，内容丰富、系统完备的天象记录。

早在4000多年前，中国古人就用简单的木杆和刻度尺开始进行日影观测。利用这样的简单的工具，可以进行多种天文和大地测量，例如测定地理位置（纬度）、南北方向、回归年长度和节气以及时刻（当地真大阳时）等。其中，通过观测日影来测定回归年长度和节气，是古代历法研究的重要手段。

圭表测影是立杆测影的进一步发展。其基本结构包括两部分：直立于平地上测影的标干或石柱，叫做表；正南正北方向平放的测定表影长度的刻板叫做圭。当太阳照在表上的时候，圭上出现了表的影子，根据影子的方向和长度，就能读出时间。为了改进圭表的测量精度，天文学家郭守敬造出了40尺高表。历史上最高的圭表是明代天文学家邢云路所立，高达60尺。

圭表进一步发展，就产生了日晷。日晷的基本结构包括晷针和晷面。晷面上通常有刻度。古代日晷主要包括地平式日晷和赤道式两种。

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。上层是浑仪，它的屋顶可以掀开进行天文观测；中层是浑象，即古代的天球仪，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来报时，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。

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秒，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。

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