正文 第3章 郭守敬一生不懈地鑽研求索(1 / 2)

郭守敬(1231—1316)字若思,河北邢台人。他是元代傑出的科學家,一生研究出大量的科學成果,在中國乃至世界科學史上占有重要位置。

郭守敬從小刻苦學習,遇事善於思索,勤於實踐。在他十五六歲時,他得到了一份古人用儀器觀測到的日月星辰景象的“璿璣圖”,他被吸引住了。他不但認真地閱讀了這份圖,還親自動手用竹篾製造了一台渾天儀,修了一個安放這個渾天儀的土台,直接觀測天空星辰的位置。

後來,郭守敬以其才學得到了元朝統治者的重用,郭守敬負責儀器製造和天文觀測。首先,他和王恂等人親自主持了編訂新曆的工作。經過多年辛勤努力,1280年,新曆告成,被定名為“授時曆”,並於次年正式頒行。郭守敬在負責儀器製造過程中,對舊的天文儀器逐一進行檢查,並與工匠配合,研製成了十多種天文儀器,其中有許多儀器在當時世界都是居領先地位的。

圭表測影技術,在當時有了明顯的進步。為了克服表端的影子因日光散射而模糊不清的問題,郭守敬創用了4丈高表,為傳統8尺圭表的5倍。自北宋起,製造的渾儀特別多,為了測量各種不同坐標值的需要,渾儀上增設了越來越多的環,其固定的裝置,有地平、子午、天常等環,能夠旋轉的環有白道、赤道、黃道環等。以致八九個圓環遮掩了很大的天區,使用起來很不方便。並且這樣多的環放在一個共同的中心上,校正起來也很困難。北宋的沈括取消了白道圈。郭守敬借鑒了沈括的做法,在沈括的基礎上,又取消了黃道圈,並創造性地設計和製造了著名的簡儀。簡儀改變了測量三種不同坐標的圓環集中裝置的方法,把它分解為兩個獨立的裝置(即赤道裝置和地平裝置),從而簡化了儀器結構,保留了四遊、百刻、赤道、地平四環,增加了立運環。這樣,除了北天極附近的天區外,對絕大部分天區,一覽無餘。郭守敬又在窺衡兩端圓孔中央各置一線,增加了觀測的準確性。為了觀測赤經差,又在赤道環麵上安裝了兩條界衡,界衡兩端用細線極軸與北端連接。這樣測量的精確度又大大提高了。郭守敬還在赤道裝置上放置一個候極儀,使候極儀軸線和極軸平行,可以隨時校正赤道裝置。他又將一個固定的地平環和一個直立可轉的立運環以及窺衡構成的一個地平裝置。這是中國天文儀器中第一次出現的一個獨立的地平經緯儀結構,能同時測量地平經度和高度,當時稱之為“立運儀”。

郭守敬是一位著名的天文儀器設計製造家。除了圭表、簡儀、立運儀以外,著名的還有用於觀測太陽位置的仰儀、可以自動報時的七寶燈漏、觀測恒星位置以定時刻的星晷定時儀以外及水運渾象、日月食儀、玲瓏儀等。仰儀是根據和利用小孔成像原理,在一坐仰放著的中空半球麵儀器內用十字杆架著一塊有小孔的板,孔的位置正在半球麵的中心。太陽光經過小孔,在球麵上就形成太陽的倒像。從球麵上刻的座標網立刻可以讀出太陽的位置和當地當時的真太陽時。而當日食時還可以觀測日食的食分、各食象發生的時刻及日食時太陽所在的位置。對月亮和月食也能進行類似的觀測。這塊有小孔的可以轉動的板稱為璿璣板,它很可能就是用來檢驗交會的日月食儀。郭守敬的傑出創造,把我國古代天文儀器的製造推到了一個新高峰。