天文历法·子午线长度的测量

天文历法·子午线长度的测量天文历法·子午线长度的测量

由于受“天圆地方”学说的影响，我国古人一直认为“日影千里差一寸”，也就是说，在夏至日正午，南北相距一千里的地方，同为八尺的圭表，其日影长度要相差一寸。直到公元442年，才有人对这种说法提出了怀疑，天文学家何承天根据一次不很精确的测量，认为平均两地相距约六百里，影长就相差一寸，但他的说法没产生什么影响。直到隋代，著名天文学家刘焯明确表示了他对“日影千里差一寸”说法的怀疑，他说：“寸差千里，亦无典论，明为臆断，事不可依。”更主张用精确的实测来证明“寸千里”的错误，他提出了具体的办法：“(应在黄河)南北平地之所，可数百里，南北使正，审时以漏，平地以绳，随气分、至，同时度影，得其差率，里即可知。”即在黄河南北的平原上，在正南正北两地，用绳子测好它们之间的距离，用漏壶定时刻，在春秋分、冬夏至日的正午同时测量日影的长度，即可得到影差。但这项计划并没有使隋炀帝感兴趣，被搁置一边。

直到公元724年，刘焯的主张才由僧一行实现了。一行为了制定历法，发起并领导了一次大规模的大地测量工作。其观测点达12处之多(不含长安)，以今河南省为中心，北起内蒙古自治区以北，南到越南中部，测量范围前所未有。观测的项目包括北极的地平高度，冬至日、夏至日、春分日、秋分日太阳在正南方时八尺高表的影子长度，昼夜长短等。在这12个地点中，仅河南一地就有四个，即白马、扶沟、浚仪和上蔡，南官说等人在这里工作，极为出色。他们不仅测定了北极高度和日影的长度，而且测出了这四个地点之间的距离。一行根据这些数据推算出，从白马到上蔡的距离为526里270步(唐代尺度)，夏至日表影长度相差2寸有余，从而彻底否定了“南北相隔千里，影长差一寸”的说法。一行又进一步研究处理、分析各个观测队的实测数据，发现影长与南北距离的关系不是常数，于是改用北极高度差来计算，得出南北相差351里80步，北极高度相差一度的结论，化为现今通用的单位即子午线一度长129.2公里，这与今测值111.2公里相差较大。这是世界上第一次子午线长度的实测，在我国天文学史上乃至世界天文学史上都具有伟大的意义。

子午线长度是测地学、地理学和天文学上的一个重要的基本数据。知道了子午线的长度，即可知道地球的大小。一行对子午线的实测对我国宇宙理论的发展也作出了积极的贡献，使浑天说再次得以发扬。国外第一次子午线长度的实测，比僧一行要晚90年。僧一行的首创之功，永载史册。

子午线实地测量子午线即地球的经度线。测量子午线长度可以确知地球的大小。子午线长度是地理学、测地学和天文学上一项重要的基本数据。唐代天文学家僧一行在我国和世界上最早发起和组织了测量子午线长度的活动。
僧一行（公元683-727年），本姓张，名遂，魏州昌乐（今河南南乐）人，对天文历法的造诣很深。他因不愿与武则天的侄子武三思交往，逃到河南嵩山的嵩阳寺做了和尚，取名一行。
唐玄宗即位后，请一行进京主持修订新历法。为此，一行对天文现象进行了认真的观测和研究。开元十二年（公元724年），他发起和组织了一次大规模的大地测量活动，测量地点达12处，以今河南省为中心，北起铁勒（今内蒙古自治区以北），南达林邑（今越南中部），测量范围之大前所未有。测量内容包括每个测量地点的北极高度，以及冬至、夏至、春分、秋分那天正午八尺之竿（表）的日影长度。
这次测量活动，以太史监南宫说等人在河南滑县、浚仪（今开封）、扶沟和上蔡四处的测量最为重要。这四个地点的地理经度比较接近，大致是在同一经度上。南宫说等人除了测出四处的北极高度和日影长度外，还测出了这四个地点之间的距离。一行从南宫说等人的测量数据中，计算出南北两地相差351里80步（唐朝尺度，合现代长度129.22公里），北极高度相差一度，这个数据就是地球子午线一度的长。同现代测量子午线一度的长111.2公里相比，一行的数据虽然有较大的误差，但这是世界上第一次实测子午线长度的记录，有着十分宝贵的科学价值。
国外实测子午线长度，是公元814年阿拉伯天文学家进行的，比我国晚了90年
那个时候的人就知道地球是圆的，从航海得知。
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唐代天文学家僧一行是世界上第一个测量子午线长度的人，他是怎样测量的？子午线也叫经线，是连接地球南北两极的线。测量子午线的长度可以确知地球的大小。早在唐代，僧人一行就为此付出了辛劳。一行，原名张遂。他天资聪颖，青年时代就到长安拜师求学，研究天文和数学，是当时著名的科学家。

测量日影，在我国古代一直都是天文学家的必修课。早在周朝时，人们就通过测景台来测量日影。这个时期，人们还采用立竿见影法测量日影，规定竿长为八尺。这时的测量日影工作，主要是用来测量日影长短和寒暑变化之间的关系。把竿影最长的那天定为“冬至”，就是这个时期的科研成果。

西汉时，负责天文观测的官员认为“日影一寸，地差千里”，也就是说，在同一时刻的两个不同地方日影的长度相差一寸，那么这两个地方的距离就有一千里。这个说法一直被当作真理，虽然不准确，但却是第一次将日影与地面距离联系起来。

“日影一寸，地差千里”的说法到南北朝时期才受到质疑！当时著名的天文学家何承天提出了日影差一寸地面距离为六百里的新说法。后来又有人进行过类似的区域测试，但一直都是小规模的测试。唐玄宗时期，国力强盛，有了在全国范围内进行测试的基础。721年，才能出众的僧人一行受命主持制订新的历法，其中有一项准备工作，就是通过观测日影进行大地测量。

这次测量区域跨度大，规模空前，一共在全国选择了12个观测点。最北观测点在铁勒（今蒙古人民共和国境内），最南的在林邑（今越南境内），最核心的观测点设在中原区域的滑州白马、汴州浚仪太岳台、许州扶沟、上蔡武津等地。

因为观测点遍布全国各地，获得的观察数据更加准确。依据这些观测数据，他们发现，从白马到上蔡有526.9里，日影相差已经有2.1寸，这一测量的结果彻底否定了“日影一寸，地差千里”的说法。一行根据测量的数据，还计算出了极地度值，“大率五百二十六里二百七十步而北极差一度半，三百五十一里八十步而差一度”。

极地度值，也就是现代地理学中经线上纬度相差一度的地表距离。地球经线一周的连线也就是现代所称的子午线。既然求得了经线一度的数值，那么子午线的长度值也就不难得出了。

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