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郭守敬创高表测影

发布时间:2009-07-08 作者:佚名 来源:中国古代度量衡博览馆 浏览:4909

  元代杰出的科学家郭守敬,他具有多种学识和才能:在仪器制造、地形测量、农田水利、河道修建等领域都取得过卓越成就。他在天文仪器制造方面也有惊人的创造力,曾先后制作了简仪、仰仪、高表、候极仪、浑天象、景符、方日晷等12种新仪器。对传统立表测影技术的改进是他诸多成就之一。用圭表测影,表高八尺。夏至日阳城(今河南登封告城镇)正午日影长一尺五寸是西周以来的古制,至元代历时已两千多年几乎无人敢轻易作变更。为了提高测量日影的精确度,郭守敬大胆创新,勇于实践。在古人测影的告城镇建立了一座测影台,立高表40尺,是传统表高的五倍,这样所测日影长度的相对误差便可以减少到1/5。为了取影方便,又在表的顶部架了一根横粱。按常理加长表高就能使日影变化更显著,但是表增高后,照射在圭面上的日影又会虚而淡。为了克服高表影虚的缺陷。郭守敬设计了一件附属仪器——影符。影符是根据针孔成像原理制成,即在一个小框架上安一个可以转动的铜片,中间开一个小孔。当太阳过子午线时,把影符放直在水平的圭面上,南北移动并转动铜片,使照射在圭表顶部横粱上的日光。首先通过影符上的小孔再照射到圭面上,形成一个米粒大小,中间含有铜横梁的太阳倒像。当横梁影正好平分日像时就得到了日面中心影长。利用影符基本解决了由于高表造成“影虚而淡”的问题,大大地发挥了高表测影的优越性,从而达到提高测影准确度的目的。

  郭守敬建造的测影台,台前有沿着地面向北延伸的一条石圭,是用36块方石拼接而成。圭面上有两条平行的水槽,起着水平作用,两槽中间狭长的圭面即是量度日影的圭表尺,亦称“量天尺”。尺全长3129,4厘米,按《元史》所记,圭长128尺,得元代量天尺为24.45厘米。可见郭守敬造天文仪器的专用尺,仍为隋唐以降的“小尺”。

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