天文學家郭守敬

郭守敬是我國元代的一位大科學家，他在我國天文科技方麵作出了傑出的貢獻，為紀念郭守敬在天文領域裏的成就，人們將月球背麵的一顆小行星命名為"郭守敬小行星"。

"蓮花漏"計時法

元朝初年，北方的蒙古民族不斷在邊界進行騷擾和掠奪，當地的農田水利也遭到了嚴重的破壞，人口大量減少，農業生產急劇下降。這種狀況，對於剛剛奪取政權的元朝統治者十分不利。他們實行了一些改革措施，首先強化邊防，實行了一些鼓勵農桑增產的辦法。因此，在元世祖的時代，華北一帶的農業生產才逐漸恢複起來。

當時農業生產技術落後，農民都靠天吃飯，農業生產必須適應天時。於是，天文曆法和水利工程的研究，就成為迫切需要解決課題。

郭守敬正是在這個時期，在這兩門科學領域作出了許多貢獻的大科學家！他祖父是一位很有名望的學者，精通五經，熟知天文、算學，擅長水利技術。郭守敬就是在祖父的教養下成長起來的。年幼時，祖父一麵教郭守敬讀書，一麵也領著他去觀察自然現象，體驗實際生活。

由於祖父的言傳身教，郭守敬從小就喜歡自己動手研究製作各種生活器具，十五六歲的時候就顯露出非凡的科學才能。那個時候，人們計時沒有鍾表，往往不能知道準確的作息時間，不知道在一天裏，該什麽時間吃飯，該什麽時間工作，該什麽時候休息。後來，人們就想出種種方法來計算時間，好讓一天的時光能有比較科學的分配。那時候的人，看日影作息，是當時十分流行的做法。早晨，太陽出來，人的影子是很長的，人們就開始吃早飯，開始一天的勞作。當太陽到了頭頂，人的影子變短了，就開始吃午飯。下午，太陽慢慢西下，又把人的影子向東拉長了，天色漸漸暗了下來，人們就結束一天的勞作，收工休息。這種日出而作，日落麵息的生活方式，一直沿用千百年。

到了元朝，郭守敬發明了一種新的計時法，叫作"蓮花漏"計時法。有了這種"蓮花漏"計時法，人們除了在外邊看著日光作息，在室內同樣能掌握時間。這種"蓮花漏"計時法製作起來十分複雜，它由好幾個部分配製而成，上麵有幾個漏水的水壺，水壺裏的水麵高度，要求配置得均衡。因為水麵高度不變，往下漏水的速度也就保持均勻，水流速度均勻了，在一定時間內漏下的水量也不會變，不會忽多忽少。這樣，就可以從漏下的水量指示出時間刻度來。

為了將這種新型的計算時間方法傳播給更多的人便用，郭守敬還繪成一幅幅圖紙，全國各地按照他的圖紙，製作成無數個"蓮花漏"，這給當時的人民生活、社會進步起到了極大的推動作用。

新的“量天尺”

1276年，元朝遷都北京後，迫切需要頒行元朝自己的曆法，下令在新的京城裏組織曆法局。郭守敬通曉天文出了名，立即被朝廷召入京城，參加修訂新曆，在天文科學活動史上又揭開了他新的一頁。

郭守敬召入京城後，首先親自檢查了京城裏天文台的儀器裝備，天文台所用的圭表因年深日久而變得歪斜不正，有的已經失靈。這些儀器終究是太古老了，修整了幾次，仍無法適應天文觀測精密度很高的要求。郭守敬不得不著手創製一套更精密的儀器。

除了這種難度極高的儀器必須首先攻克，還有兩種迫切需要解決的難題，一個就是要重新測定二十四節氣，特別是要確定冬至和夏至的時刻用的儀器"圭表"；還有一種是測定天體在天球上位置的"渾儀"。沒有這兩種儀器，製定新曆法就無從談起。

圭表中的"表"是一根垂直立在地麵的標杆或石柱；"圭"是從表的跟腳上以水平位置伸向北方的一條石板，每當太陽轉到正南方向的時候，表影就落在圭麵上，量出表影的長度，就可以推算出冬至、夏至等各節氣的時刻。表影最長的時候，冬至到了；表影最短的時候，夏至來臨了。這是郭守敬要研製的當時世界上最先進一種天文儀器。"圭表"要能觀測日影和星月的光線弱，舊圭表就不能觀測星影和月影。對這些難題，唐、宋以來的天文科學家們已經做過很多努力，始終沒有很好地解決。

現在，這些困難又擺在郭守敬的麵前。怎麽辦呢？郭守敬首先分析了造成誤差的原因，然後針對各個原因，找出克服困難的辦法。他先設法把舊圭表的表竿加高到5倍，因而觀測時的表影也加長到5倍。表影加長了，按比例推算各個節氣時刻的誤差就可以大大減少。其次，他創造了一個叫做"景符"的儀器，使照在圭表上的日光通過一個小孔再射到圭麵，那陰影的邊緣就很清楚，可以量取準確的影長。再就是他還創造了一個叫做"窺幾"的儀器，使圭表在星和月的光照下也可以進行觀測。另外，郭守敬還改進測量長度的技術，使原來隻能直接量到"分"位，提高到能夠直接量到"厘"位，原來隻能估計到"厘"位的提高到能夠估計到"毫"位。郭守敬對"圭表"進行了這一係列的重大改進，解決了許多關鍵性科學難題，他的觀測技術取得了突破性的進展。

郭守敬的"圭表"改進工作，大致完成於1277年夏天，這年冬天已經開始用它來測日影，因為觀測的急需，最初的高表柱是木製的，後來才改用金屬鑄成。現在河南省登封縣還保存著一座磚石結構的觀星台，其中主要部分就是郭守敬的"圭表"。這座高台的一邊作為表，台下用36塊巨石鋪成一條長十餘丈的圭麵。當地人民還給這"圭表"起了一個很豪邁的名稱，叫"量天尺"。

奇怪的“仰儀”

"圭表"的改進，隻是郭守敬開始天文工作的第一步，以後還有更多更新的創造發明。一個巨大的"渾儀"最遲在公元前第二世紀就已由我國天文家發明了，唐、宋以來曆代都有發展。它的結構完全仿照當時人們心目中反映出來的那個不斷轉動的天體圓球而製造的。在這個圓球裏有許多一層套著一層的圓環，圓環裏有的可以轉動，也有不能轉，在這些層層疊疊的圓環中間，夾著一根細長的管子，叫做窺管，科學家把這根細管瞄準某個星球，從那些圓環上就可以推定這個星球在天空中的位置。因為這個儀器的外形像一個渾圓的球，所以稱為"渾儀"，它是我國古代天文儀器中一件十分傑出的創作。在歐洲直到16世紀末，才有與我國北宋渾儀同樣的天文儀器。

在元朝的新曆編訂中，郭守敬創造了近20種儀器和工具。其中一個銅製半球麵，是當時最傑出的創造，它的形狀像一口仰天放著的鍋，郭守敬取名叫"仰儀"。半球的口上刻著東西南北的方向，半球口上用一縱一橫的兩根竿子架著一塊小板，板上開一個小孔，孔的位置正好在半球麵的球心上，太陽光通過小孔，在球麵上投下一個圓形的象，映照在所刻的線格網上，人們就立刻可讀出太陽在天球上的位置，避免用眼睛對著光度極強的太陽看，這是很巧妙的一項發明。而在發生日食時，仰儀麵上的日象也相應地發生虧缺現象。這樣，從仰儀上可以直接觀測出日食的方向，虧缺部分的多少，以及發生各種食象的時刻了。

郭守敬對天文學的貢獻，不僅僅是他的個人興趣，偉大之處在於他的創造精神和民族精神，可以說，郭守敬把自己畢生的精力都貢獻在天文學研究上，他的科研成果令後人敬佩！為了紀念這位偉大的天文學家，他的出生地邢台市最主要的一條街，道命名為"郭守敬大道"，現更名為"守敬北路"和"守敬南路"，並在達活泉公園內建立了郭守敬紀念館，郭守敬雕塑，觀星台等。

1981年，為紀念郭守敬誕辰750周年，國際天文學會以他的名字為月球上的又一座小行星命名。使這位天文科學巨人，與星月同輝！與曆史同行，與中華同在！