[科普中国]-郭守敬的天文成就

谈起郭守敬，我们通常会想到他在水利方面的杰出成就，例如元大都的水利建设。其实，郭守敬不仅是一位水利专家，还是著名的天文学家和数学家，以他的成就和涉及的学术领域之广，称得上是一位百科全书式的科学巨匠。

郭守敬在天文上的杰出成就便是他参与编制的《授时历》。中国古代的历法有着辉煌的历史，当时有许多领先于世界的成果。从上古时期首创历法，到汉武帝时期的《太初历》，各种历法数不胜数，但行用的年代却不长。而郭守敬编制的《授时历》行用了360多年之久，成为中国古代历法中最为杰出的代表。

1276年起，郭守敬和其他天文学家经过四年的艰苦奋斗，通过精确计算，运用了弧矢割圆术来进行黄道坐标和赤道坐标数值之间的换算，以二次内插法解决了由于太阳运行速度不匀造成的历法不准确的问题，终于在1280年编成了这部历史上空前精确、空前先进的历法。根据古书上“授民以时”的命意，取名为《授时历》。《授时历》推算出的一个回归年为365.2425天，即365天5小时49分12秒，一朔望月的长度为29.530593日，摒弃了沿用几百年的《上元积年法》，并以至正十七年（1280）冬至作为历元（即与天文学所列数据、图表相对应的时刻）。它的精确度只比地球绕太阳公转一周的时间差了26秒，和现在通用的公历《格里高利历》一年的长度一样，但《格里高利历》是1582年（明万历十年）开始使用，比郭守敬的《授时历》晚了300多年。

在编制新历法期间，郭守敬主持了全国范围的天文观测，他组织进行了大量观测，观测点多达20余个，分布在南北达万里、东西五千里的广大区域中，整个观测规模是史无前例的。郭守敬主要进行了日影、北极出地高度（观察北极星的视线和地平面形成的夹角度数）、春分秋分昼夜时刻的测定。新测二十八宿距度，平均误差还不到5'；测定了黄赤交角新值，误差仅1'多；取回归年长度为365.2425日，与现今通行的公历值一致。这些观测的结果，都为编制全国适用的历法提供了科学数据。

为完成《授时历》工作，郭守敬还发明了十二件天文台上用的仪器、四件可携至野外观测用的仪器，记载于齐履谦所撰的《知太史院事郭公行状》中，分别为简仪、高表、候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪以及星晷定时仪。在创编《授时历》工作前后，郭守敬还发明和制造了一些其他的天文仪器，其中多数是计时器或与计时器有关的仪器，包括：宝山漏、大明殿灯漏（又称七宝灯漏）、灵台水运浑天漏、柜香漏、屏风香漏、行漏。其中的大明殿灯漏是中国第一架与天文仪器相分离的独立的计时器。

《授时历》作为中国历史上一部优秀且精确的历法，在世界天文学史上也占有重要位置。为了表达对郭守敬的尊敬，月球背面一座环形山被命名为“郭守敬环形山”，1964年发现的一颗小行星被命名为“郭守敬小行星”。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创，转载时务请注明出处。