第九章 守敬授时:观测天文,编制历法(3 / 4)

°;确定了全国27个观测点的北极出地高度(即纬度),其中大都的纬度测量误差仅0.02°。这些数据为新历法的编制提供了坚实的科学基础。
四、《授时历》的编制与成就
有了精密的仪器与翔实的观测数据,历法编制工作进入关键阶段。王恂与郭守敬分工协作,王恂负责数学推演与历法理论,郭守敬负责数据核验与实践应用,两人“昼夜研思,未尝少懈”。
编制新历法的核心是确定回归年长度。回归年是太阳连续两次经过冬至点的时间间隔,是历法的基础。郭守敬团队通过分析近千年来的观测记录,结合“四海测验”的新数据,采用“招差法”(即三次内插法)进行计算,得出回归年长度为365.2425日。这一数值与现代测量的回归年长度365.2422日仅差0.0003日,即每年误差约26秒,精度达到了当时世界领先水平。这一数据后来被欧洲的格里高利历采用,而《授时历》的颁布比格里高利历早了300多年。
在确定月行规律方面,郭守敬团队发现月球运行的不均匀性不仅与黄道有关,还与白道(月球绕地球运行的轨道)的变化相关。他们创立“白道交周”法,精确计算出月球过近地点与远地点的时间,以及月食发生的条件,使月食预报的误差从前代的数小时缩小到不足一小时。
节气的划分是农事历法的关键。传统历法将一年分为二十四节气,采用“平气法”,即每个节气间隔15天,忽略了太阳运行速度的变化。郭守敬根据太阳在黄道上的实际位置,采用“定气法”,将黄道分为24等份,太阳每运行一份即为一个节气,如冬至时太阳位于黄道最南端,春分、秋分时太阳位于赤道。“定气法”更符合实际天象,使农时指导更为精准,这一方法一直沿用至今。
1280年,新历法编制完成,忽必烈取《尚书·尧典》中“敬授民时”之意,将其命名为《授时历》。同年冬,《授时历》正式颁布施行,取代了沿用已久的《大明历》。《授时历》以365.2425日为一年,29.日为一月,采用“截元法”,即不以任何历史时刻为历法起点,直接以实测数据为依据,这在中外历法史上都是一大创举。
《授时历》的精度令人惊叹。据《元史·历志》记载,从1281年到1368年元朝灭亡,《授时历》预测的日食、月食共45次,其中43次与实际天象吻合,误差超过一小时的仅有2次。1311年,郭守敬去世前一年,他预测的一次月食时间与实际发生时刻仅差15分钟,时人无不称奇。
五、影响深远:科学遗产与历史回响
《授时历》的颁布不仅解决了元代的历法问题,更对后世产生了深远影响。明朝建立后,朱元璋下令沿用《授时历》,仅改名为《大统历》,其核心算法与数据未作变动,这种“换名不换实”的做法,从侧面印证了《授时历》的科学性。《大统历》一直沿用到明末,历时近300年,是中国历史上使用时间最长的历法之一。
在国际影响方面,《授时历》通过东亚朝贡体系传入朝鲜、日本等国。朝鲜高丽王朝于1392年颁布的《回回历》,其回归年长度与《授时历》完全一致;日本江户时代的《贞享历》(1684年)也借鉴了《授时历》的“定气法”与数学模型。越南阮朝的《协纪历》更是直接引用《授时历》的观测数据,可见其在东亚历法史上的标杆地位。
郭守敬的科学方法对后世影响深远。他强调“实测为本”,反对空谈理论,这种实证精神为明清学者所继承。明末徐光启主持修订《崇祯历书》时,便以郭守敬为榜样,“凡法之当改,必据实测;仪之当更,必求精密”。清代梅文鼎在《历算全书》中高度评价郭守敬的“招差法”,认为其“开西学之先河”,事实上,郭守敬的数学方法确实比欧洲同类方法早出现近两个世纪。