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沈括在天文学方面的贡献

编辑:天下发布时间:2022-02-04 03:48:07

沈括(公元1031~1095年),字存中,号梦溪丈人,北宋杭州钱塘县(今浙江杭州)人,汉族。1岁时南迁至福建的武夷山、建阳一带,后隐居于福建的尤溪一带。仁宗嘉祐八年(公元1063年)进士。神宗时参与王安石变法运动。

熙宁五年(公元1072年)提举司天监,次年赴两浙考察水利、差役。熙宁八年(公元1075年)出使辽国,驳斥辽的争地要求。次年任翰林学士,权三司使,整顿陕西盐政。后知延州(今陕西延安),加强对西夏的防御。元丰五年(1082年)以宋军于永乐城之战中为西夏所败,连累被贬。晚年在镇江梦溪园撰写了《梦溪笔谈》。

沈括自幼对天文、地理等有着浓厚的兴趣,勤学好问,刻苦钻研。少年时代他随做泉州州官的父亲在福建泉州居住多年,当时的一些见闻,均收入《梦溪笔谈》。

在天文学方面,沈括也取得了很大成就,他曾经制造过我国古代观测天文的主要仪器——浑天仪;表示太阳影子的景表等。

为了测得北极星准确位置,他连续三个月,每天用浑天仪观测北极星位置,把初夜、中夜、后夜所见到的北极星方位,分别画于图上,经过精心研究,最后得出北极星与北极距三度。这一科学根据在《梦溪笔谈》中有详细的记载。

《梦溪笔谈》中还记载了沈括在数学方面的贡献,他发展了《九章算术》以来的等差级数,创造了新的高等级数求和法——隙积数。

几何学中,他发明了会圆术,即从已知圆的直径和弓形高度来求弓形底和弓形弧的方法。为此日本数学家三上义夫曾给予沈括以极高的评价。

《宋史·沈括传》称他“博学善文,于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通,皆有所论著”。英国科学史家李约瑟评价沈括“中国科学史上的坐标”。

1979年7月1日为了纪念他,中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星2027命名为沈括。他在百科全书《梦溪笔谈》中,是第一个人把历史上沿用的石漆、石脂水、火油、猛火油等名称统一命名为石油,并对石油作了极为详细的论述。曾被英国科学家李约瑟称为中国科学史上最卓越的人物。

熙宁五年(公元1072年),也就在沈括负责汴河水建设时,沈括还负责领导司天监,在任职期间,他先后罢免了六名不学无术的旧历官,不计出身,破格推荐精通天文历算、出身平民的淮南人卫朴进入司天监,主持修订新历的重要工作。

沈括和卫朴治学态度认真,对旧历官凭借演算凑数的修历方法非常不满,主张从观测天象入手,以实测结果作为修订历法的根据。为此,沈括首先研究并改革了浑仪、浮漏和影表等旧式的天文观测仪器。

浑仪是测量天体方位的仪器。

经过历代的发展的演变,到宋朝,浑仪的结构已经变得十分复杂,三重圆环,相互交错,使用起来很不方便。

为此,沈括对浑仪作了比较多的改革。他一方面取消了作用不大的白道环,把仪器简化、分工,再借用数学工具把他们之间的关系联系起来(“省去月道环,其侯月之出入,专以历法步之”);另一方面又提出改变一些环的位置,使它们不挡住观测视线。

沈括的这些改革措施为仪器的发展开辟了新的途径。后来元朝郭守敬于元世祖至元十三年(公元1276年)创制的新式测天仪器——简仪,就是在这个基础上产生的。

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