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月球上有一座“郭守敬环形山”,我国有一架“郭守敬望远镜”,你知道郭守敬是何许人也吗?今天,我们就来讲讲郭守敬的故事。
郭守敬是我国元代著名的科学家,他在天文学、数学、地理学、机械制造学、水利工程学等方面都做出了卓越贡献,为了纪念他的功绩,我国目前最大的光学望远镜——LAMOST就以他的名字命名。
郭守敬出生在公元1231年河北邢台的一个书香世家。自幼丧父的郭守敬由祖父郭荣抚养长大。祖父郭荣是一位读书人,不仅通晓四书五经,还精通数学、天文学和水利工程,结交了一批知名的学者。耳濡目染之下,郭守敬也十分热爱科学技术,十岁时就能自己动手制作一些有趣的小玩具。十五岁时,他发现了一本深奥的天文学著作——《璇玑图》。通过认真研读,他弄清楚了书中的一个个原理,用竹篾(miè)制造了一架“浑天仪”。他还在院子里修筑了一座高台,把浑天仪架于其上,并在旁边放上一个小小的写字台,挂上一盏小灯笼。到了夜晚,他登上高台,慢慢转动仪器上的“窥管”,瞄准星星,测量它们的位置和运行路线,然后再伏案记录。就这样,少年郭守敬已初步掌握日月星辰的运行规律,长大后逐渐成为远近闻名的年轻学者,每天都有许多仰慕者前来访问和求教。
在郭守敬的青年时代,我国北方还在金国的统治下,后来塞北的蒙古国大军跨过万里长城,大举南下打败了金国,统治了北方,建立了元朝。因为北方经常闹水灾,元世祖忽必烈在公元1260年召集水利专家整治河道。29岁的郭守敬和他的老师张文谦被朝廷授予官职,到河北、河南一带监督、指导河道整治工作。郭守敬非常认真,通过广泛的考察,对河道的走向、水利设施情况、泛滥的原因等都做了详细记录,并绘制成地图。忽必烈非常赏识郭守敬的才干,给予了嘉奖。
公元1276年,郭守敬45岁的时候,元朝的军队攻下了南宋的首都临安(现今的杭州)。南宋灭亡了,元朝统一了中国。忽必烈把元朝的京城从燕北大草原迁移到了燕京(现今的北京),定名为大都。
国家统一后,人们急需一部全国统一的历法,用以指导农业生产,而且此时距离一行编制《大衍历》已经过去五百多年,旧的历法也早已不适用。在忽必烈的敦促下,朝廷建立了一个编制历法的“太史局”。郭守敬被招入京,进入太史局专门负责编制历法。
编制新的历法,从何处入手呢?郭守敬提出“历之本在于测验,测验之器先于仪表”,也就是说要编历法首先要进行观测,在观测之前必须先制造好观测工具。郭守敬召集了几十名匠人,在宽大的场院里搭起了一座大棚,棚底下修起了一座座大大小小的冶炼炉。郭守敬忙着设计观测仪器、绘制图纸,工匠们则按图制造。郭守敬精通数理、天文学、机械制造,又有实际的观测经验,深厚的学养使他迸发出无穷的创造力,他先后制造出15种以上的新仪器,解决了许多观测难题。他发明的“候极仪”,解决了给北天极定位的难题;他发明的“仰仪”能精确测量太阳方位,把太阳的影像投在一个“大锅”内就可以测定日食从开始到结束的时刻;他发明的“玲珑仪”能够随时测到每一颗星星在天空中的位置。这些仪器的复制品如今大都陈列在邢台市的“郭守敬纪念馆”里。
郭守敬制造的最著名的仪器当数“简仪”。在郭守敬以前,历代天文学家都使用浑仪测定星辰的位置,浑仪的经度环、纬度环、黄道环、白道环、子午环、地平圈环环相套、复杂多变,转动起来非常困难,各环之间还互相遮挡,常会掩盖住要观测的天体,给测量工作带来很多麻烦。郭守敬用思辨哲学,反其道而行,将这些环一个个地分开,安装在一个支架上,每个环都可以独立旋转,分别完成不同的观测项目,不会互相干扰。这样,他就把这种化繁为简的仪器取名为“简仪”。郭守敬设计的简仪测量精度很高,代表了当时世界最高水平。英国的科学史专家李约瑟曾说:“对于现代望远镜广泛使用的赤道装置来说,郭守敬的简仪堪称‘先驱’。”
公元1279年,简仪制造成功后,朝廷在大都建造了一座司天台(现北京古观象台前身)。郭守敬就在这座司天台上成年累月地进行天文观测,他测量的黄赤交角度数为23°33′5.3″,与后来测得的当时真实的黄赤交角相比仅有1′6.8″的误差。18世纪,法国著名的天文学家拉普拉斯在论述黄赤交角逐渐变小的理论时,引用了郭守敬的测定值,并对郭守敬的观测给予高度评价。
通过测量每一年的冬至时间,郭守敬算出了一个回归年的长度——365.2425日。三百年后,欧洲出现的《格里历》采用的也是这个数据,非常接近当今的365.2422日。不仅如此,郭守敬还对1 000多颗恒星位置进行了测定,编制成了星表。这些都为制定新的历法打下了坚实的基础。
除了在司天台进行观测外,他还组织了全国范围的四海测量,从东到西、从南到北,设立了27个观测点,其中一个观测点就是如今的河南登封观星台。这个观星台于公元1279年建成,台高9.46米,量天尺长31.19米。每当正午时分,太阳光将台顶的影子投射在量天尺上,从影子的长度就可以确定二十四节气,冬至日影子最长,夏至日影子最短。郭守敬不辞辛劳,亲自到南海、北疆去测量,取得了丰富的资料。
公元1280年,郭守敬已近50岁。这一年的二月,他和同事们根据累积的观测数据,进行了精密筹划,编制出一部崭新的历法——《授时历》。从公元1281年起《授时历》正式在全国颁行,且在此后一直沿用了三百六十多年。這部历法汇集了我国古代历法的精华,较前人的旧历也更加精准。
公元1286年,郭守敬升为太史令;公元1301年,郭守敬年满70岁,按照当时的官方规定,郭守敬已经可以退休了。他提出申请,可是皇帝并没有批准,一直让他连任到86岁去世。
明朝时,德国传教士汤若望把郭守敬称为“中国的第谷”。第谷(1546—1601)是丹麦的天文学家,比郭守敬晚生315年,他在汶岛上建立了一座边长为75米的正方形“观天堡”,制作了13架观测仪器,其中的浑仪直径3米,精确度达到了1″。他观测20年,测定了777颗恒星的位置,出版了《鲁道夫星表》,为16世纪欧洲大航海的船只定位打下了基础。1601年第谷去世后,他的学生开普勒根据他的观测资料发现了行星运行的三大定律,也就是著名的“开普勒定律”。
第谷与郭守敬所做的贡献有许多相似之处,他们也同为世界一流的天文学家,不过比较起来,第谷比郭守敬晚出生了300余年,汤若望应该反过来说第谷是“欧洲的郭守敬”才对!
笃学好思,崭露头角
郭守敬是我国元代著名的科学家,他在天文学、数学、地理学、机械制造学、水利工程学等方面都做出了卓越贡献,为了纪念他的功绩,我国目前最大的光学望远镜——LAMOST就以他的名字命名。
郭守敬出生在公元1231年河北邢台的一个书香世家。自幼丧父的郭守敬由祖父郭荣抚养长大。祖父郭荣是一位读书人,不仅通晓四书五经,还精通数学、天文学和水利工程,结交了一批知名的学者。耳濡目染之下,郭守敬也十分热爱科学技术,十岁时就能自己动手制作一些有趣的小玩具。十五岁时,他发现了一本深奥的天文学著作——《璇玑图》。通过认真研读,他弄清楚了书中的一个个原理,用竹篾(miè)制造了一架“浑天仪”。他还在院子里修筑了一座高台,把浑天仪架于其上,并在旁边放上一个小小的写字台,挂上一盏小灯笼。到了夜晚,他登上高台,慢慢转动仪器上的“窥管”,瞄准星星,测量它们的位置和运行路线,然后再伏案记录。就这样,少年郭守敬已初步掌握日月星辰的运行规律,长大后逐渐成为远近闻名的年轻学者,每天都有许多仰慕者前来访问和求教。
在郭守敬的青年时代,我国北方还在金国的统治下,后来塞北的蒙古国大军跨过万里长城,大举南下打败了金国,统治了北方,建立了元朝。因为北方经常闹水灾,元世祖忽必烈在公元1260年召集水利专家整治河道。29岁的郭守敬和他的老师张文谦被朝廷授予官职,到河北、河南一带监督、指导河道整治工作。郭守敬非常认真,通过广泛的考察,对河道的走向、水利设施情况、泛滥的原因等都做了详细记录,并绘制成地图。忽必烈非常赏识郭守敬的才干,给予了嘉奖。
临危受命,编制历法
公元1276年,郭守敬45岁的时候,元朝的军队攻下了南宋的首都临安(现今的杭州)。南宋灭亡了,元朝统一了中国。忽必烈把元朝的京城从燕北大草原迁移到了燕京(现今的北京),定名为大都。
国家统一后,人们急需一部全国统一的历法,用以指导农业生产,而且此时距离一行编制《大衍历》已经过去五百多年,旧的历法也早已不适用。在忽必烈的敦促下,朝廷建立了一个编制历法的“太史局”。郭守敬被招入京,进入太史局专门负责编制历法。
编制新的历法,从何处入手呢?郭守敬提出“历之本在于测验,测验之器先于仪表”,也就是说要编历法首先要进行观测,在观测之前必须先制造好观测工具。郭守敬召集了几十名匠人,在宽大的场院里搭起了一座大棚,棚底下修起了一座座大大小小的冶炼炉。郭守敬忙着设计观测仪器、绘制图纸,工匠们则按图制造。郭守敬精通数理、天文学、机械制造,又有实际的观测经验,深厚的学养使他迸发出无穷的创造力,他先后制造出15种以上的新仪器,解决了许多观测难题。他发明的“候极仪”,解决了给北天极定位的难题;他发明的“仰仪”能精确测量太阳方位,把太阳的影像投在一个“大锅”内就可以测定日食从开始到结束的时刻;他发明的“玲珑仪”能够随时测到每一颗星星在天空中的位置。这些仪器的复制品如今大都陈列在邢台市的“郭守敬纪念馆”里。
郭守敬制造的最著名的仪器当数“简仪”。在郭守敬以前,历代天文学家都使用浑仪测定星辰的位置,浑仪的经度环、纬度环、黄道环、白道环、子午环、地平圈环环相套、复杂多变,转动起来非常困难,各环之间还互相遮挡,常会掩盖住要观测的天体,给测量工作带来很多麻烦。郭守敬用思辨哲学,反其道而行,将这些环一个个地分开,安装在一个支架上,每个环都可以独立旋转,分别完成不同的观测项目,不会互相干扰。这样,他就把这种化繁为简的仪器取名为“简仪”。郭守敬设计的简仪测量精度很高,代表了当时世界最高水平。英国的科学史专家李约瑟曾说:“对于现代望远镜广泛使用的赤道装置来说,郭守敬的简仪堪称‘先驱’。”
巧用工具,躬身观测
公元1279年,简仪制造成功后,朝廷在大都建造了一座司天台(现北京古观象台前身)。郭守敬就在这座司天台上成年累月地进行天文观测,他测量的黄赤交角度数为23°33′5.3″,与后来测得的当时真实的黄赤交角相比仅有1′6.8″的误差。18世纪,法国著名的天文学家拉普拉斯在论述黄赤交角逐渐变小的理论时,引用了郭守敬的测定值,并对郭守敬的观测给予高度评价。
通过测量每一年的冬至时间,郭守敬算出了一个回归年的长度——365.2425日。三百年后,欧洲出现的《格里历》采用的也是这个数据,非常接近当今的365.2422日。不仅如此,郭守敬还对1 000多颗恒星位置进行了测定,编制成了星表。这些都为制定新的历法打下了坚实的基础。
除了在司天台进行观测外,他还组织了全国范围的四海测量,从东到西、从南到北,设立了27个观测点,其中一个观测点就是如今的河南登封观星台。这个观星台于公元1279年建成,台高9.46米,量天尺长31.19米。每当正午时分,太阳光将台顶的影子投射在量天尺上,从影子的长度就可以确定二十四节气,冬至日影子最长,夏至日影子最短。郭守敬不辞辛劳,亲自到南海、北疆去测量,取得了丰富的资料。
公元1280年,郭守敬已近50岁。这一年的二月,他和同事们根据累积的观测数据,进行了精密筹划,编制出一部崭新的历法——《授时历》。从公元1281年起《授时历》正式在全国颁行,且在此后一直沿用了三百六十多年。這部历法汇集了我国古代历法的精华,较前人的旧历也更加精准。
公元1286年,郭守敬升为太史令;公元1301年,郭守敬年满70岁,按照当时的官方规定,郭守敬已经可以退休了。他提出申请,可是皇帝并没有批准,一直让他连任到86岁去世。
明朝时,德国传教士汤若望把郭守敬称为“中国的第谷”。第谷(1546—1601)是丹麦的天文学家,比郭守敬晚生315年,他在汶岛上建立了一座边长为75米的正方形“观天堡”,制作了13架观测仪器,其中的浑仪直径3米,精确度达到了1″。他观测20年,测定了777颗恒星的位置,出版了《鲁道夫星表》,为16世纪欧洲大航海的船只定位打下了基础。1601年第谷去世后,他的学生开普勒根据他的观测资料发现了行星运行的三大定律,也就是著名的“开普勒定律”。
第谷与郭守敬所做的贡献有许多相似之处,他们也同为世界一流的天文学家,不过比较起来,第谷比郭守敬晚出生了300余年,汤若望应该反过来说第谷是“欧洲的郭守敬”才对!