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唐代张遂的成就贡献:一行主持测量地球子午线长度

5月前
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唐代张遂的成就贡献:一行主持测量地球子午线长度

历法是推算年、月、日的时间长度及其相互关系,制订时间序列的法则。根据历法编制出来的历谱,在中国古代称为历书。中国自古就是一个农耕社会,农业生产受季候条件制约,可以想见历法在中国古代社会生活中的重要性。历法是人制订的,那么怎么衡量历法准不准呢?中国古代,一般用日食、月食等特殊天象事件来衡量历法的准确性。如果历书预报的日食、月食时间与实际日食、月食的发生时间不相符,证明历法不够准确,就要重新修订。唐开元九年(721年),因为当时使用的《麟德历》数次预报日食不准,于是唐玄宗下令由一行主持编撰新历。为获得更加准确的历法计算数据,一行组织了一次大规模的大地测量行动,在这次测量中,一行等人得到了比较准确的地球子午线长度数据。

一行,本名张遂,唐代邢州巨鹿(今河北邢台)人。他是唐初功臣张公谨的孙子,出身显赫。一行自幼聪颖,精于历象之学。武则天统治时期,一行为避祸,出家为僧。717年,一行被唐玄宗召至京师,724年奉命主持编撰《大衍历》,727年完成初稿后去世。

在724年的大地测量中,共设置了13个观测点,南起林邑(今越南中部),北抵铁勒(今俄罗斯贝加尔湖附近),跨越北纬17°至北纬51°的广阔地区。其中,滑州白马(今河南省滑县)、汴州浚仪(今河南省开封市西北)、许州扶沟(今河南省扶沟县)、豫州上蔡(今河南省上蔡县)这四个观测点的数据最为重要。这四个观测点的位置经过精心选择,经度在东经114.2°至114.5°之间,基本处于同一条经线(子午线)上。另外,这四个地点均位于平原地带,便于准确测量相对距离。

在这几个测量点,观测者分别测量了日晷表影(表即晷针,表影就是晷针的影子)的长度和它们的北极高度值(指观测点位置地表水平面与北极星之间的仰角数值,大致相当于今天的地表纬度值)。日晷是中国古代的一种测影计时工具。《周髀算经》中曾经提到,标杆八尺高的日晷,南北相距千里,杆影的长度相差1寸。此后1000多年,虽然不时有人怀疑这个结论的正确性,但都没有确凿的证据。这次测量发现,四地间最远距离(从白马到上蔡)为526唐里270步。(唐制1里为300步,1步为5尺,尺有大小之分。大尺12寸,长约30.6厘米;小尺10寸,长约24.5厘米。一行天文测量使用的是小尺。)正午杆影长度差2寸有余,从而以确凿的证据纠正了这个沿袭1000多年的错误。四个测量点之间的最远距离为526唐里270步,约等于193.8千米。四地之间最大北极高差,即纬度相差1.5°。因为这四个观测点基本位于同一条经线上,因此测得地球子午线1°的长度为129.2千米(比现代准确值大了约20%)。

一行主持的这次测量是世界上第一次对地球子午线的实际测量。814年,阿拉伯人在美索不达米亚平原进行了同样的测量。虽然阿拉伯人的数据更加准确,但时间上比一行的测量晚了近100年。

值得一提的是,唐代的这次测量虽然测出了子午线的弧长,但一行等人并没有明确的地球概念,他们已经走到了发现大地为球形的边缘,却未能再进一步。

 

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