窦叔蒙所撰《海涛志》是史籍所载最早的潮汐学
专著。窦叔蒙在书中对海洋潮汐知识进行了全面总结,创制了高低潮时推算图,为我国海洋潮汐学的发展做出了贡献。
他的主要活动时代在唐朝宝应、大历年间(762~779)。窦叔蒙自幼生活在浙江省东部地区,海风、海浪伴他长大。面对波涛汹涌的大海,他心里总升腾起一种急于探求其中奥妙的强烈欲望。他几乎是每天习惯性地在固定时间出现在海滩上,盯着激来荡去的潮水凝思默想。长期的观察实践、浓厚的求知兴趣,更加之对前人资料的汲取揣摩,使他终于有所发现、有所收获,总结系统化后写成了《海涛志》一书。
又名《海峤志》,共六章,是我们现在能够看到的我国古代第一本潮汐学方面的专著。在我国古代,把发生在白昼的海水涨落称为“潮”;把发生在夜间的海水涨落称为“汐”,合成“
潮汐”。我国古代专门论述潮汐的著作最早出现在三国时代,即吴国严峻写的《潮水论》,遗憾的是它早已失传,仅在《三国志.严峻传》里保存了一个篇名。窦叔蒙的《海涛志》,《全唐文》中只收录了第一章,缺其余五章;宋代欧阳修的《稽古录》也只记载了六章篇名;清代愈思谦所撰《海潮辑说》中辑录了该志的全文,才为我们留下了这份宝贵资料。
《海涛志》第一章为总论,主要论述潮汐形成的原因。首先,窦叔蒙指出:地球上的海洋潮汐现象和地球的卫星——月亮之间有着非常密切的关系,两者之间存在着某种必然联系;而且,二者之间的相互联系和相互作用是按照一定的时间和规律出现的,不到发生的时间,不会因为人为的力量强行而至,到了发生的时间,就会自动出现,不会因为强压而退。
《海涛志》第二章为论涛数,主要论述海洋潮汐涨落循环规律。窦叔蒙首先对一个朔望月里潮汐与月亮的对应变化作了生动描述,指出海洋潮汐随月亮运行轨道的变化而变化,在一个朔望月(阴历月)中潮汐的出现存在大小不等现象;在一个朔望月里有两次大潮时间。这两次大潮分别发生在朔和望(阴历的初一和十五),有两次小潮时间,分别发生在上、下弦(阴历的初七、初八和二十二、二十三)。朔望时潮汐最大、从朔望后的第三天开始减小,潮汐的变化就象车轮一样周而复始。他还计算了一段很长时间内的潮汐循环次数,他从唐宝应二年(763年)冬至上推到79379年的冬至,计算出经过的天数为28992664日,在这期间正规半日潮的循环次数为56021944,我们用潮汐循环次数除以经过的天数,可以得出一个潮汐循环所需时间为12小时25分14.02秒,两次循环比一个太阳日推迟的时间为50分28.04秒。这个数值与现代一般计算正规半月潮每日推迟50分钟,相差只有28. 04秒,对于古人来讲,能达到这个精度已经很不容易了。这里还可以看出,窦叔蒙实际上是根据潮汐和月亮同步的原则,利用天文方法来推算太阳日的长度,这就是
月亮两次到达上中天的时间间隔,并将其看做两个潮汐所需的时间,即24小时50分28 .04秒(24.8411208小时),这与现在所定太阴日为24.8412024小时,相差甚微。
《海涛志》第三章为论涛时,主要讲述对高低潮时的推算方法,窦叔蒙为此建立了一种科学而且独具特色的图表法。这种图表实际上是一个具有纵横两轴的坐标系统,在上边的横轴上列着月相的变化,从月朔到月晦,代表一个朔望月的日期;纵轴上标明着时间(图中用古代的十二辰表示)。把某地实测的潮时标在图表中,然后将这些点用斜线连接起来,便做成了一个朔望月中的高低潮时推算图,从图中可以看到一个朔望月内高低潮变化的整个情况。按这段文字可以复原出“高低潮时推算图”。它是我国最早的高低潮时预报方法,比欧洲最早的存于大英博物馆的“伦敦桥涨潮时间表”(1213年)要早450年。窦叔蒙对坐标系统的使用也较司马光在
《海涛志》第四章为论涛期,主要讲述了海洋潮汐在一日之内、一月之内、一年之内的变化情况。他首先指出海洋潮汐的大小和升降时刻每天都有变化,每个月也不相同。他还讲述了正规半日潮的一般规律,即在一天之内,有两个潮汐循环;在一个朔望月内,有两次大潮和两次小潮;一年之内,也有两个大、小潮时期,这些叙述相当准确、科学。
《海涛志》第六章论春秋仲涛解,进一步阐述一年之内出现大潮的问题。指出,二月朔望后第三天就发生了一年之内春季的大潮,同样八月朔望后第三天便出现了一年之内秋季的大潮。这些论述在他之前还没有人提及。