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中外科学家发明家丛书_多人【完结】(905)

  东汉时的天文学家刘洪(129——210) 在依照他的乾象历(公元206年审定)对一 批交食食时的预推和实测记录之间的时间 差作分析时发现,该时间差的正负、大小, 与交食所发生的月份有较稳定的关系,并归 纳出一年中各个不同月份应加(或减)的各 不相同的时间修正值,此即所谓“消息术”: 在依乾象历推算得的食时的基础上,加(或 减)该修正值,如规定当交食发生在11月 份时,应加一辰,发生在7月份时应减一辰, 等等,便可得到更准确的食时。依“消息术” 计算,在公元221——223年的5次日、月 食食时的误差为0.6时辰,这个精度比较乾 象历又有明显的提高。

  刘洪的这一发现和相应方法,对于交食 研究具有非常重要的意义,他是发现了这些 时间差的正负、大小、与交食所发生的节气 存在稳定的关系,而节气是太阳处于它的运 行轨道上某一个特定位置的标志。所以,产 生上述时间差的主要原因,应是太阳运动有 迟有疾,也就是太阳运动的不均匀性。在 11 月份时,太阳视运动速度快,真切的食时应 该推迟一段时间;7月份时,太阳视运动速 度慢,真切的食时应该超前一段时间,再对 照上面“消息术”的规定,事实和刘洪的发 现在总体上是吻合的。这些情况都说明,刘 洪的这些发现和相应的方法,实质上是大体 正确地反映了太阳运动不均匀性对食时推 算的影响。刘洪实际上已经叩击了太阳运动 不均匀性这一重大发现的门扉,可是他并不

  自觉,未能迈出关键的一步。

  中国古代发现太阳运动不均匀的现象

  比古希腊晚得多的主要原因,是由于中国古 代的浑仪主要用以测量天体的赤道坐标为 主,当用浑仪观测太阳时,太阳每日行度的 较小变化往往被赤道坐标与黄道坐标之间 存在的变换关系所掩盖,所以刘洪的后者不 解他的工作中的奥妙,以致在以后的300多 年中渐被人们遗忘。

  北齐时的天文学家张子信(主要活动于 6世纪20到60年代)经由两个不同的途径 发现了太阳运动不均匀的现象:

  第一:从冬至到平春分和从夏至到平秋 分都历时91天多,而从冬至到真春分(升 交点)历时88天多,从夏至到真秋分(降 交点)历时93天多,所以张子信用浑仪可 以测算知:在平春分和平秋分时,太阳的一 个去极度都比一个象限要小一度多。由此便 不难推知,自平春分到平秋分(也是时经半 年)视太阳所走过的黄道速度,也就是说自 平春分到平秋分视太阳的运动速度要小于

  自平秋分到平春分视太阳的运动速度,这就 是张子信所说的:“日行春分后则迟,秋分 后则速。”

  刘焯的皇极历很可能受到张子信、刘孝 孙等人有关方法的影响。对他的日躔表的定 量分析显示:二十四节气太阳实行度分与平 行度分之差的测算误差为25.2′;因太阳运 动不均匀而加于平朔的日分改正值的误差 为3.4刻,到唐一行(683--727)太衍历

  (728年一行死后颁行)以后的日躔表才从 总体上超过这一水平。

  皇极历的日躔表也存在三个大缺陷:

  第一:皇极历的日躔表以春分、秋分和 夏至、冬至时太阳的盈缩度相同;

  第二:对春分、秋分前两个节气太阳盈 缩度的测算存在着极大的误差;

  第三:对太阳中心差极值的测算也偏 大。

  这三个大缺欠都极大地损害了对太阳 运动不均匀性的整体规律的描述,也降低了

  日躔表的整体精度。在皇极历中,对二十四 节气昼夜漏刻长度、昏旦中星度及月亮入交 去黄道(即求月亮极黄纬)等表格也作了重 新测算,其精度仅仅保持在前代的水平上。

  皇极历的又一重大特色,是发明和应用 崭新的数学方法。皇极历的新法主要有等间 距二次差内插法、等差级数法和坐标变换法 三种。

  我们先来概括一下等间距二次差内插 法的算式:

  t  △ 朔到定朔的改正值 T(后用T示之)。式

  ⊙ 中的t系指某节气初日与平朔时刻的间距, t的含义同第二,T为某节气因太阳运动不

  0 均匀导致的平朔的定朔的改正值,△ 和△

  1     2 分别为某节气后相邻两节气的 T之差。T

  0        0

  (“迟速数”)、△和△ (“陟降率”)

  1     2 也可由日躔表查得。

  第四:欲求因月亮运动不均匀导致的平 朔到定朔的改正值 T(后用T 表示)。式

  月 中的 t系指该日平朔时刻与最临近的一次 月亮过近地点时刻之差,t=1日,T为同该

  0

  日月亮实行度与平行度之差相应的时刻 值,△ 和△ 分别为同该日后相邻两日 T

  1     2                         0 值有关的数值。T(“胱朒积”)、△和

  0                   1 △ (“加减”)都可由月离表中查得。

  2

  有了以上二术,则有

  定朔时刻=平朔时刻+T+T

  ⊙ 月

  这就是皇极历计算定朔的方法,是我国 古代最早同时虑及日、月运动不均匀对真正 合朔时刻影响的定朔法,在我国古代历法史 上占有很重要的地位。等间距二次差内插法 对于提高天文量计算的精度也起了良好的 作用。


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