包邮梦溪笔谈:少儿彩绘版

整顿天文院 弄虚作假的官员 宋朝在皇宫中设置天文院，和司天监一样装备有漏刻、观天台、铜浑仪，两者同时观测，互相监督。每夜的星象和当夜星辰位置，天文院都必须在皇城开门之前上报到宫中。皇城开门之后，司天监观测报告才送到，把这两个机构的报告互相对照，以防弄虚作假。渐渐地，这两个机构暗中串通，编造内容相同的报告，朝廷内外的官员都知道这一情况，不以为怪。报告中关于日、月、五星的运行方位，都是根据民间小历推算的度数抄录上报，从没有做过实际的天象观测。这些机构只不过是安置人员白领薪俸而已。熙宁年间（1068—1077），沈括任太史，曾经查实揭发了这种欺骗行为，罢免了六个人的官职。但未过多久，其弄虚作假情况依然如故。 卫朴 卫朴（?—1077），北宋天文学家，数学家。他出身贫寒，从小酷爱天文和数学，因白天要劳动以维持生计，只能晚上读书，长期在昏暗的光线下读书，使他的视力严重受损，又无钱医治，年轻时就双目失明。命运将卫朴两眼看见光明的大门关上了，却打开了他心灵充满阳光的窗口。他以顽强的毅力磨炼自己的记忆力，练就了过耳不忘、强记心算的本领。《梦溪笔谈·技艺》中记载了卫朴的故事： 淮南人卫朴精通历术。《春秋》中记载了三十六次日食，各种历法逐一验证，精密的也不过推算出二十六七次，唯有唐代一行推得二十九次，而卫朴却推算出三十五次，只有鲁庄公十八年那次日食，用古今历法演算都无法推出，可能是史书记载有误。卫朴可以不用算筹推算古今日月食，仅凭口算乘除，一个数字都不差。凡是著名历法验证过的数据，让人在耳边读一遍他就能背诵下来。他曾叫人抄写历书，写完让人读一遍，哪怕错了一个数字，卫朴都能立刻指出“这里某个数字错了”。他对历法精通到如此程度。多位数的乘除运算都不用定位， 算筹用起来像飞一样， 人们眼睛都跟不上。有人故意移动了一枚算筹， 卫朴从上到下用手摸一遍，到被移动的算筹那里，就立刻拨正回来。 卫朴的才学曾得到沈括的赏识。神宗熙宁五年（1072），沈括兼管司天监，推荐卫朴入司天监主持修订《奉元历》。三年后，历法修订完成颁行天下，施行达十八年之久。沈括认为，因为缺乏观测记录，《奉元历》的编修没有充分发挥出卫朴的才能，卫朴自己说准确度不过六七成，但已经比其他历法精确了。 改造仪器 《梦溪笔谈·象数二》记载： 当时司天监的铜浑仪是景德年间司天监官员韩显符仿照前人的制造方法制造的，缺点是过于简略。天文院的浑仪，是皇年间冬官正舒易简采用唐代梁令瓒(zàn)、僧一行(xíng) 的办法制造的，仪器虽然周详完备，但是操作烦琐，不易使用。 熙宁年间，沈括受命管理司天监，对天象观测仪器做了重要改进。他重新制造了浑仪，同时创制出五壶浮漏、铜制圭表，都安置在天文院，并安排专门的官员来管理。他的改造原则是：一要简化仪器的构造；二要提高观测的精确度。熙宁七年（1074），新的浑仪、浮漏等仪器制成，朝廷于迎阳门召集大臣对其进行考查，观测结果达到极高的精度。天象观测仪器的改进，为沈括制订新历及观测发现天体运行规律提供了依据。 圭表和漏壶 圭表是中国古代通过测定日影长度来确定方向、节气和时刻的一种天文仪器，由“圭”和“表”两部分组成。垂直立在地面上的标杆或石柱叫“表”，汉代以后更改为铜制；正南正北方水平放置于地面上，有刻度以测量日影长度的标尺叫“圭”。圭和表互相垂直，组成圭表。不同季节，太阳出没方位和正午高度不同，并有周期变化的规律。根据正午时表影的长度可以推定二十四节气时间。从表影长短的周期性变化可以确定同一回归年①的日数。所以，圭表测影是中国古代天文学的主要观测手段之一。 漏壶又称刻漏、漏刻，是中国古代的漏水计时器，利用滴水的多少来计量时间。刻，是指有刻度的浮箭；漏，是指带孔的壶。中国早在周代就已使用漏壶来测定时刻。由水面下降显示时刻的漏壶属于沉漏，由于水压会随着水面降低而降低，流速很难保持均匀，因此这类漏壶并不准确。汉代时发明了浮漏，从一个漏壶流出水注入一个直柱形容器，浮箭就会逐渐上浮，只要注流均匀，计时就较为精确。为了得到更均匀的水流，自东汉起就采用复式漏壶，即从**个漏壶向第二个漏壶注水，依此类推，会重叠使用二到六个漏壶，*后才把水注入放置浮箭的壶。 熙宁七年（1074），沈括在宋代“莲花漏”的基础上制成了五壶浮漏，这是一种非常精密的漏水计时器。古人将精密漏壶用于天文观测，沈括用五壶浮漏证明了古代人从天文观察中得出的“冬至日行速，夏至日行迟”的结论。 拓展小课堂 周公测景台 河南登封市东南的告成镇周公庙的大门上，镌刻着一副楹联：“星台留古刹，会合阴阳交风雨；石表寓精心，氤氲南北变寒暑。”它告诉往来的人们，这里曾经是一个观象测景、推定节气、预报天气的天文台。 相传周文王的第四个儿子周公旦曾定这里为大地的中央，立土圭测日影，来验证节气的精确性。唐开元十一年（723），唐玄宗下旨仿照周公的设计建造了纪念性的石表，并在石表上刻了“周公测景台”五个大字。石表安置在周公庙大殿的南面。古时候，“景”字和“影”字通用。圭表是用来测量日影的仪器，把一年中日影*长的时间点定为冬至，*短的时间点定为夏至，这是古代天文历法中一项重要的工作内容。 从现代天文学知识可知，对于北半球，冬至日时日影是*长的，南半球则相反。冬至日时太阳直射南回归线，在北半球，此时是全年日照时间*短的日子，且正午太阳高度角*小，而正午太阳高度角与日影长度直接相关，太阳高度角越小则日影越长。在北极圈以北，这一天太阳整日都在地平线之下，成为北半球一年中极夜*长的一天。对北半球各地而言，冬至也是全年正午太阳高度*低的一日。冬至是太阳回返的始点，自冬至起太阳北返，北半球各地的白昼逐日增长。