張衡與天文學(xué)
? ? ? ? 張衡渺氧,字平子,東漢建初三年(78 年)誕生于河南南陽郡西鄂縣石橋鎮(zhèn)的一個沒落的官僚家庭帐偎。祖父張堪是地方官吏鸟款,張衡幼年時期,家境已經(jīng)衰落灌具。
? ? ? ? ?但貧困的生活并未影響張衡對學(xué)業(yè)的進(jìn)取青团,張衡學(xué)習(xí)十分勤奮,史書上形容他到了“如川之逝咖楣,不舍晝夜”的程度督笆。加之南陽是經(jīng)濟(jì)和文化都發(fā)達(dá)的地區(qū),這樣的社會環(huán)境使他得以開闊眼界诱贿。
? ? ? ? 只讀經(jīng)卷典籍滿足不了張衡的求知欲望娃肿,從17 歲開始,他便離開故里珠十,踏上求師問學(xué)的旅途料扰。他曾到漢朝故都長安一帶考察了兩三年,游覽了當(dāng)?shù)氐拿麆俟袍E焙蹭,考察了當(dāng)?shù)氐纳酱ㄐ蝿萆硅尽⑽锂a(chǎn)風(fēng)俗、世態(tài)人情孔厉,足跡遍及廣大的渭河平原拯钻。
? ? ? ? 后來他又到了當(dāng)時的京都洛陽,求知若渴的張衡進(jìn)入了當(dāng)時的最高學(xué)府——太學(xué)學(xué)習(xí)撰豺。他虛心好學(xué)粪般,勤奮努力,進(jìn)步很快污桦,終于成為學(xué)識比較淵博的學(xué)者亩歹。
? ? ? ?這時候,地方上曾經(jīng)推舉他做“孝廉”凡橱,公府也多次招聘他去做官小作,但他不為所動,一心扎進(jìn)知識的海洋里梭纹。他對天文躲惰、地理、數(shù)學(xué)等無不潛心研究变抽,在各方面均取得了很大成績础拨,深得許多名士的贊許。和帝永元12 年(100 年)绍载,23 歲的張衡為了謀生诡宗,應(yīng)邀回鄉(xiāng)出任南陽太守的主薄,掌管文書工作击儡。在這期間塔沃,他勸太守減輕對老百姓的剝削,還采取了一些發(fā)展農(nóng)業(yè)的措施阳谍,所以南陽境內(nèi)連年豐收蛀柴。
? ? ? ? 張衡在他29 歲那年螃概,完成了兩篇著名的文學(xué)作品:《東京賦》和《西京賦》。他以很大篇幅無情揭露諷刺了京師中帝王貴族“取樂今日鸽疾,遑恤我后吊洼,既定目寧,焉知傾”的腐朽寄生生活制肮,受到了勞動人民的歡迎而傳誦于世冒窍。
? ? ? ?公元111 年,張衡應(yīng)征進(jìn)京豺鼻,先后任郎中综液、太史令、公車司馬令等低儒飒、中級官職谬莹。其中擔(dān)任太史令時間最長,達(dá)14 年之久约素。太史令是主持觀測天象届良、編訂歷法、候望氣象圣猎、調(diào)理鐘律等事務(wù)的官員士葫,在他任職期間,對于天文歷算進(jìn)行了精湛的研究送悔,為天文學(xué)做出了重大的貢獻(xiàn)慢显。
? ? ? ? 我們前面說過,漢代已形成了三種關(guān)于天體運(yùn)動和宇宙結(jié)構(gòu)的學(xué)說欠啤,即蓋天說荚藻,渾天說和宣夜說。
? ? ? ? 張衡根據(jù)自己對天體運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識和實際觀察洁段,認(rèn)真研究了這三種學(xué)說应狱,認(rèn)為渾天說比較符合觀測的實際,并在前人研究的基礎(chǔ)上祠丝,對渾天說加以修正和完善疾呻。在此期間,張衡創(chuàng)制了一個能夠精確地表演渾天思想的“渾天儀”写半,并且寫出了《靈憲》岸蜗、《靈憲圖》、《渾天儀圖注》等天文學(xué)著作叠蝇,成為渾天學(xué)說的代表人物之一璃岳。
? ? ? ?公元117 年,一臺利用水力推動自動連轉(zhuǎn)的大型天文儀器—-“水運(yùn)渾象”(即渾天儀)在京都洛陽制造成功。這臺儀器的主體是一個大空心銅球铃慷,上面布滿了星辰单芜,球的一半隱沒在地平下面,另一半顯露地面枚冗,就像人們看到的天穹一樣缓溅。儀器靠漏壺流水的力量推動齒輪系,帶動銅球緩慢地運(yùn)轉(zhuǎn)著赁温,一天旋轉(zhuǎn)一周。到了晚上淤齐,人們從儀器上可以看到星辰的起落股囊,和實際天象完全相合。
? ? ? ? 儀器的表演在當(dāng)時引起了極大的轟動更啄。渾天儀稚疹,類似于現(xiàn)在的天球儀。這臺儀器用精銅做成祭务,主體是一個球體模型内狗,代表天球。球體可以繞天軸轉(zhuǎn)動义锥,天軸與地球面有兩個交點柳沙,一個是北極,一個是南極拌倍。
? ? ? ? 在天球的表面上遍列有28 宿和其他恒星赂鲤。球面上還有赤道圈和黃道圈,兩者成24度夾角柱恤,分列有24節(jié)氣数初,從冬至起點,把圓周分為365 度梗顺。球體外面有兩個圓環(huán)泡孩,一個是地平圈,一個是子午圈寺谤,和地平斜交成36度仑鸥,就是說北極高出地平36 度,這是洛陽地區(qū)的北極仰角矗漾,也是洛陽地區(qū)的地理緯度锈候。
? ? ? ? 渾天儀是有明確記載的世界上第一架用水力發(fā)動的天文儀器,其中應(yīng)用的齒輪系和凸輪機(jī)構(gòu)在當(dāng)時可以說是極其復(fù)雜的敞贡,渾天儀實質(zhì)上可以認(rèn)為是天文鐘泵琳。在1800 多年前,我國能夠制造出這樣復(fù)雜而精巧的儀器,是很值得自豪的获列。張衡最重要的天文學(xué)著作是《靈憲》谷市,它是一部闡述天地日月星辰生成和它們的運(yùn)動的天文理論著作,代表了張衡在天文學(xué)中的豐碩成果击孩。
? ? ? ? 在《靈憲》中迫悠,他提出了一些獨(dú)到的見解。他指出巩梢,月亮并不會發(fā)光创泄,月光是反射的太陽光±穑“月光生于日之所照鞠抑,魄生于日之所蔽;當(dāng)日則光盈忌警,就日則光盡也搁拙。”
? ? ? ? 張衡還在這部科學(xué)的著作中說明了月食的道理:“月光生于日之所照??當(dāng)日之沖法绵,光常不合者箕速,蔽于地也,是謂暗虛朋譬,在星則星微盐茎,遇月則月食〈税荆”就是說:望月的時候庭呜,月光常常沒有了,這是因為被地影遮了的緣故犀忱。
? ? ? ? 地影叫做暗虛募谎,星碰上暗虛則變暗,月亮轉(zhuǎn)動到暗虛處阴汇,就發(fā)生了月食数冬。此外,張衡還在《靈憲》中算出了日搀庶、月的視直徑拐纱,記錄了在中原洛陽觀察到的恒星2500 顆,這與近代天文學(xué)家觀察的結(jié)果也是相當(dāng)接近的哥倔。他還測出了地球繞太陽一年所需的時間是“周天三百六十五度又四分度之一”秸架,和近代天文學(xué)家所測得的時間為365 天5 小時48 分46 秒這一數(shù)字極為接近。這時咆蒿,張衡對天文學(xué)的研究已經(jīng)達(dá)到很高的水平东抹,可以說是前無古人蚂子,在當(dāng)時的世界科學(xué)史上,無疑是一流的水平缭黔。
? ? ? ? 在張衡造出渾天儀的同時食茎,他還制造了一種可以顯示月相的儀器“瑞輪寞莢”,它與渾天儀聯(lián)動馏谨,從每月初一起别渔,每天轉(zhuǎn)出一片木葉,可以反映出月亮的盈虧惧互。它實際上是世界上最早的機(jī)械日歷哎媚。
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