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世界上最早的地球子午线测量 僧人一行本初子午线测量

来源:环球地理   编辑:Emily   发布时间:2016-08-21 12:25:30
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世界上最早的地球子午线测量

  开元十二年(724),僧人一行组织发起了一次大规模的天文大地测量工作。这次测量,用实测数据彻底地否定了历史上的“日影一寸,地差千里”的错误理论,提供了较为准确的地球子午线一度弧的长度。当时测量的范围很广,北到北纬51 度左右的铁勒回纥部(今蒙古乌兰巴托西南),南到约北纬18 度的林邑(今越南的中部)等十三处,超出了现在中国南北的陆地疆界。这样的规模在世界科学史上都是空前的。一行发起这次大规模的天文测量主要目的有二

  其一,我国古代有一种传统理论:“日影一寸,地差千里。”刘宋时期的天算家何承天根据当时在交州(今越南河内一带)的测量数据,开始对此提出了怀疑,但长期未能得到证实。隋朝天算家刘焯则提出了用实测结果来否定这一错误说法的具体计划,他说:“交爱之州,表北无影,计无万里,南过戴日,是千里一寸,非其实差。”他建议:“请一水工,并解算术士,取河南北平地之所,可量数百里,南北使正。审时以漏,平地以绳,随气至分,同日度影。得其差率,里即可知。则天地无所匿其形,辰象无所逃其数,超前显圣,效象除疑。”但这个建议在隋朝没有被采纳。一行的测量则实现了这一计划。

  其二,当时发现,观测地点不同,日食发生的时刻和所见食象都不同,各节气的日影长度和漏刻昼夜分也不相同。这种现象是过去的历法所没有考虑到的。这就需要到各地进行实地测量。

  这次测量过程中,由太史监南宫说及太史官大相元太等人分赴各地,“测候日影,回日奏闻”。而一行则使用自己设计的“覆矩图”仪器,利用勾股图计算,得出了南北两地相距351 里80 步(约合今123.7 公里),北极高度相差一度的结论。可见,一行不仅负责组织领导了这次测量工作,而且亲自承担了测量数据的分析计算工作。

  当时测量的范围很广,北到北纬51 度左右的铁勒回纥部(今蒙古乌兰巴托西南),南到约北纬18 度的林邑(今越南的中部)等十三处,超出了现在中国南北的陆地疆界。这样的规模在世界科学史上都是空前的。

  其中最值得注意的是由南宫说亲自率领的测量队,按刘焯的计划在黄河两岸平原地区测量的四个点,由北向南有滑州白马(今河南滑县)、汴州浚仪太岳台(今开封西北)、许州扶沟(今河南扶沟)、豫州上蔡武津馆(今河南上蔡)。其中白马在黄河北,其他三点都在黄河以南。它们均介于东经114.2—114.5 度之间,差不多在同一经度上(即刘焯所说的“南北使正”)。总计白马至上蔡526 里270 步,北极高度相差1.5 度,从而得出大约三百五十一里八十步,北极高度相差一度的结论。这实际上给出了地球子午线一度的长度。

  由于对唐代一尺的准确长度,人们目前的看法还不一致,故评价一行这次子午线测量的精度受到限制。由当时的数据换算成现在的计量单位,大约可知一行测出的数值是子午线1°的长度为123.7 千米,虽然这比今测值110.6 千米有较大误差(相对误差大约为11.8%),但作为中国历史上也是世界上第一次用科学方法对地球子午线的实测,是重大的创举。一行所取得的测量结果,本可作为地球是球形的证明,但他没有深究这一测量对地球形状认识的意义,可以说他走到了通过实测证明大地是球形的重大发现的边缘,却未能迈出这重要的一步。

  国外最早的子午线实测是在公元814 年,由天文学家阿尔·花剌子米(约783—850)参与组织,在幼发拉底河平原进行了一次大地测量,测算结果得出子午线一度长为111.815 公里(现代理论值为110.6 公里),相当精确。

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