《授时历》,为公元1281年(元
至元十八年)实施的历法名,因
元世祖忽必烈封赐而得名,原著及史书均称其为《授时历经》。其法以365.2425日为一岁,距近代
观测值365.2422仅差25.92秒,精度与公历(指1582年《
格里高利历》)相当,但比西方早采用了300多年。
主要内容
《授时历》,每月为29.530593日,以无中气之月为闰月。它正式废除了古代的
上元积年,而截取近世任意一年为
历元,打破了古代制历的习惯,是我国
历法史上的第四次大改革。
明初颁行的《
大统历》基本上就是《授时历》,如把这两版历法看成一版,可以说是我国历史上施行最久的一版历法,达三百六十四年。
《授时历》为公元1276年(元至元十三年)六月至公元1280年(至元十七年)二月间,
许衡、
王恂、
郭守敬、
杨恭懿等在东西六千余里,南北长一万一千余里的广阔地带,建立了二十七所测验站点,进行实测完成(即
四海测验)。
元朝《
元朝名臣事略》、《
元文类》等史料均记载
许衡为《授时历》主编,特别是许衡遗著《
许文正公遗书》卷十二有《授时历》全文—《授时历经》。
修订经过
元朝初年沿用过去
金国的《
重修大明历》。这个历法是公元1180年(
金世宗大定二十年)修正颁行的。行用了几十年后,误差积累已经相当严重,所以发生了好几次预推与实际现象不符的事。再一次重新修改是迫切需要的了。
公元1276年(元至元十三年),元军占有了
南宋都城临安。就在这一年,
元世祖忽必烈迁都大都,并且采纳已死大臣
刘秉忠的建议,决定修订历法,颁行
元朝自己的历法。于是,元朝廷下令在新的京城里组织历局,调动了全国各地的
天文学者,修订历法。
这件工作名义上以
张文谦为首脑,但实际负责历局事务和具体编算工作的是精通天文、数学的
王恂。当时,王恂就想到了好友
郭守敬。他长于制器和通晓天文。因此,郭守敬就由
王恂的推荐,参加修历,奉命制造仪器,进行实际观测。从此,在
郭守敬的科学活动史上又揭开了新的一章,他在天文学领域里发挥了高度的才能。
郭守敬首先检查了大都城里
天文台的仪器装备。这些仪器都是过去
金国的遗物。其中
浑仪还是
北宋时代的东西,是当年
金国占有
北宋的京城
汴京以后,从那里搬运到金国中都来的。当初,一共搬来了三架浑仪。因为汴京的纬度和
金中都相差约四度,不能直接使用。金国的
天文官曾经改装了其中的一架。这架改装的仪器在元初也已经毁坏了。
郭守敬就把余下的另一架加以改造,暂时使用。
另外,天文台所用的
圭表也因年深日久而变得歪斜不正。郭守敬立即着手修理,把它扶置到准确的位置。这些仪器终究是太古老了,虽经修整,但在
天文观测必须日益精密的要求面前,仍然显得不相适应。郭守敬不得不创制一套更精密的仪器,为修历工作奠定坚实的技术基础。
历法的制定工作中所必须的天文观测,主要是两类。一类是测定
二十四节气,特别是
冬至和
夏至的确切时刻;用的仪器是
圭表。一类是测定天体在天球上的位置,应用的主要工具是
浑仪。圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标竿或石柱;“圭”是从表的跟脚上以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候,表影就落在圭面上。量出表影的长度,就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候,冬至到了;表影最短的时候,夏至来临了。它是我国创制最古老、使用最熟悉的一种
天文仪器。这种仪器看起来极简单,用起来却会遇到几个重大的困难。
首先是表影边缘并不清晰。阴影越靠近边缘越淡,到底什么地方才是影子的尽头,这条界线很难划分清楚。影子的边界不清,影长就量
不准确。使用圭表时的第二个难题就是测量影长的技术不够精密。古代量长度的尺一般只能量到分,往下可以估计到厘,即十分之一分。按照千年来的传统方法,测定冬至时表影的长,如果量错一分,就足以使按比例推算出来的冬至时刻有半个至一个时辰的出入。(一个时辰等于两个小时)这是很大的误差。还有,旧
圭表只能观测
日影。星、月的光弱,旧圭表就不能观测星影和月影。所以为了修订历法,元朝廷修建了
观星台,并且进行了有史以来最大规模的天文学实际测量的工作,最北到达了
西伯利亚,最南则到达了
南海诸岛。
通过一系列精准的
天文测量,并且在南宋《成天历》的基础上,郭守敬等
杰出的科学家终于克服了修订历法中的种种困难,非常成功的精确制订完成了《授时历》这部历法。
明初
宋濂等撰《
元史》记载,公元1276年(至元十三年)六月,
元世祖命
王恂与江南日官置局修历,以
张易董其事,易恂奏宜得许衡明历理,遂诏命许衡赴京领改历事,至元
十五年诏
郭守敬,十六年诏
杨恭懿修历。而且在《历志》中明确指出
许衡为《授时历》主编,“今衡、恂、守敬等所撰《历经》及谦《
历议》故存,皆可考据”。在清魏源撰《
元史新编·历志》及其它诸多史书中均有同样记载。说明在明、清两朝同样记载许衡为《授时历》主编。
公元1277年左右,
郭守敬向朝廷建议,为修订历法,组织一次全国范围的大规模的天文观测。
元世祖忽必烈接受了建议,派十四名天文学家,到国内二十六处地点进行了几项重要的天文观测,历史上把这项活动称为“
四海测验”,测定了
夏至日的表影长度和昼、夜时间的长度,为修订历法提供了很多精确的数据。
公元1280年(元世祖至元十七年)春天,
元世祖按照“
敬授民时”的古语,将修订完成的历法取名为《授时历》。
历史意义
这部历法,反映了当时我国天文历法的新水平。它有不少革新创造,例如,定一回归年为365.2425日,比
地球绕太阳公转一周的
实际时间,仅差25.92秒,和现代世界通用的公历完全相同。在编制过程中,他们所创立的“三差
内插公式”和“球面
三角公式”,是具有世界意义的杰出成就。按照《授时历》的推断,1299年(大德三年)八月己酉朔
巳时,应有
日食,“日食二分有奇”。但到了那一天,“至期不食”。是否《授时历》错了?根据现代天文学推算,那天确实有日食发生,是一次路线经过
西伯利亚极东部的
日环食。只是
食分太小,加之时近中午,阳光很亮,肉眼没能观察到罢了。《授时历》经受住了时间考验。它在我国沿用了三百多年,产生了
重大影响。
朝鲜、
越南都曾采用过《授时历》。
英国加文·孟席斯提出
郑和下西洋期间曾派遣分队到达了意大利
佛罗伦萨,与教皇
尤金四世进行了会面,并向欧洲传播了大量的中华天文历法及
文化知识,包括明朝的《
星历表》,元朝的《授时历》及科技专著《
农书》刻印本等。进而形成了《
格里高利历》即公历。
修者简介
许衡
许衡(1209年-1281年),字仲平,号鲁斋,世称“鲁斋先生”。
怀庆路河内县(今河南
沁阳)人。金末元初著名理学家、教育家。
许衡自幼勤读好学,之后为避战乱,
常来往于河、洛之间,从
姚枢得宋
二程及
朱熹著作,与
姚枢及
窦默相讲习。
元宪宗四年(1254年),许衡应忽必烈之召出任
京兆提学,授
国子祭酒。至元六年(1269年),奉命与
徐世隆定朝仪、官制。至元八年(1271年),拜集贤
大学士兼国子祭酒。又领
太史院事,与
郭守敬修成《授时历》。至元十七年(1280年),因病归怀庆休养。至元十八年(1281年),许衡去世,年七十三,赠
荣禄大夫、司徒,谥号“
文正”,后加赠正学垂宪佐运功臣、太傅、
开府仪同三司、
魏国公。
皇庆二年(1313年),从祭孔庙。著有《读易私言》、《
鲁斋遗书》等。
郭守敬
郭守敬(1231年-1316年),字若思。
邢州邢台县(今
河北省
邢台市)人。
元朝著名的天文学家、数学家、水利工程专家。早年师从
刘秉忠、
张文谦,官至
太史令、
昭文馆大学士、知
太史院事,世称“郭太史”。
元仁宗延祐三年(1316年),郭守敬逝世,享年八十六岁。著有《推步》、《立成》等十四种
天文历法著作。
郭守敬在天文、历法、水利和数学等方面都取得了很大的成就。他自
至元十三年(1276年)起,奉命修订新历法,历时四年,制订出了通行三百六十多年的《授时历》,成为当时世界上最先进的一种历法。为修订历法,
郭守敬还改制、发明了
简仪、高表等十二种新仪器。至元元年(1264年),郭守敬奉命修浚
西夏境内的古渠,更立闸堰,使当地农田得到灌溉。至元二十八年(1291年),郭守敬任
都水监,负责修治元大都至通州的运河,耗时一年,完成了全部工程,定名
通惠河,发展了南北交通和漕运事业。
1970年,国际天文学会以郭守敬的名字为
月球上的一座
环形山命名为“
郭守敬环形山”。1977年3月,国际小行星中心将
小行星2012命名为“
郭守敬星”。中科院国家天文台也将
国家重大科技基础设施LAMOST望远镜命名为“
郭守敬天文望远镜”。
王恂
王恂(1235年-1281年),字敬甫,中山唐县(今河北唐县)人,元代数学家。跟
刘秉忠学习数学、天文、后与
郭守敬一道从刘秉忠学习数学和
天文历法,精通历算之学,王恂任太史令期间,
分掌天文观测和推算方面的工作,遍考
历书四十余家。他在《授时历》的编制工作中,其贡献与
郭守敬齐名。
王恂死后,他创造的历律计算法,由
郭守敬等人整理成《推步》七卷、《立成》二卷、《历议拟稿》三卷、《转神选择》二卷、《上中下注释》十二卷留传后世。