郭守敬圭表测影推算冬至时刻的模拟测量研究

元朝郭守敬首创用四丈高表和景符进行测影,以推算冬至时刻,所得到的冬至时刻具有很高的精度。本文通过模拟测量的方法,对郭守敬圭表测影定冬至时刻的方法及其精度进行探究。利用北京古观象台的圭表进行模拟测量,并以古法推定了2014年的冬至时刻,与郭守敬在至元年间(1277—1280)的测定相比较。对郭守敬测定的冬至时刻与模拟测量推算的冬至时刻进行分析,探讨郭守敬所推得的冬至时刻精准的原因以及"授时历议"中所载测影数据的取舍问题。     

郭守敬四丈高表测影再探究——兼论中国古代圭表测影技术的革新北大核心CSCDCSSCI

元朝郭守敬创制四丈高表和景符进行圭表测影,使测影精度大大提高。本文主要探讨三个问题:郭守敬定高表表高为四丈的原因,四丈高表本身是否提高了测影精度,以及郭守敬四丈高表测影的精度水平如何。通过分析,我们发现四丈高表的高度并非随意而定,表高定为四丈有其理由;此外,在都使用景符的情况下,相比于八尺表,四丈表并不会提高测影精度;最后,通过对原始数据的分析,我们推断郭守敬冬天的四丈高表测影误差在4毫米左右。此外,本文还梳理了中国古代圭表测影技术的发展,指出郭守敬的四丈高表测影达到了中国古代圭表测影技术的巅峰。     

《授时历》圭表影长数据测量地点考

元朝郭守敬为制定《授时历》,使用圭表测影推定冬至时刻。《元史·历志》载有1277至1280年间共98天的圭表影长数据,郭守敬用这些数据推定了1277至1279三年的冬至时刻。分析表明,影长数据可分成前后两组:后一组数据的观测地点与太史院司天台的位置吻合;前一组数据的观测地点比元太史院司天台所在位置地理纬度偏南2.5'左右(约3.4公里),根据历史地图考证推测其为金朝金中都司天台。因此郭守敬为制定《授时历》而做的圭表测影,是先后在金元两朝天文台进行的。     

圭表测影与帝国文化

圭表测影不仅是中国古代天文中的基本测量方法,还具有重要的文化意义.圭表测影相较观测日出方位定节气的方法,可适用于更大范围的地域,促进了“地方性”文明向“世界性”文明的转变.陶寺时期同时具备两种测量方法,体现了圭表测影技术对早期国家形成的文化意义.圭表测影还是“惟王建国”测定方向和确定都城位置的重要手段,后者对应于天文学史上延续很久的“地中”概念,反应了国家政治中心的所在.为了国家统治分封疆土的需要,古人确立了“千里差一寸”的标准,这个错误的标准随着帝国版图的扩大,才最终被大范围的测量所推翻.自汉代以降,为满足制定历法这一国家重要职能的需要,圭表测影技术进入精致化发展阶段,并使得测量精度不断提高.     

中国古代遗址的天文考古调查报告——蒙辽黑鲁豫部分

对内蒙古、辽宁、黑龙江、山东、河南等地部分重要疑似具有天文观测与天象崇拜功能的考古遗址进了天文考古考察。遗址年代跨越5000年前的新石器时代中晚期到1700年前的魏晋时代。这是在中国境内第一次大范围的考古天文调查。首先提出对史前文明中心遗址的"天文环境"进行测量和探讨,包括考察遗址周围有无适合观测某些特定季节日出的山峰轮廓,考察遗址在建筑朝向或布局上有无特定的天文意义。夏家店下层文化城子山遗址的结构表明当时已经用天文方法正南北。其石板上的北斗星象,反映了北斗星崇拜的悠久传统。红山文化牛河梁遗址和东山嘴遗址发现的石块堆砌的圆丘,很可能具有宇宙图景的意义。东山嘴遗址地势高出,东面山廓明显,是理想的"地平历"观测系统。大汶口文化可能有春秋分日出天象崇拜,宗教图腾意义重大。大朱家村遗址的豆家岭,有可能就是大朱家村遗址的太阳观测祭祀台。山东龙山文化两城镇遗址和王湾三期文化(旧称河南龙山文化)王城岗遗址似乎都没有明显的"地平历"观测环境。我们的研究表明,陶寺文化兼有"地平历"和圭表测影系统。红山文化、大汶口文化早于陶寺文化,山东龙山文化晚期和王湾三期文化大致与陶寺文化同时,这意味着中国史前天文观测技术经历了从观测日出方位向圭表测影的演变。中国考古天文学研究,对于认识中国古代天文学的源流、中国远古文明的起源以及中国古代敬天崇拜的内涵,意义重大。     

明末历争中交食测验精度之研究

从《西洋新法历书》中辑录出明末历争中的日月交食记录，并对其进行现代时制换算和精度分析，从而考察西法和大统历在明末的交食预报精度以及当时的观测精度，指出西法在明末历争中预报交食并非如其所说的“密合”，而是存在着一定误差。     

汉唐之际的表影测量与浑盖转变

圭表测影是中国古代天文学中最重要的测量方法之一.分析了<周髀算经>、<易纬·通卦验>以及<续汉书·律历志>等汉唐文献中的影长数值,发现它们可分为两种完全不同的情况:一类并非出于实测,而是根据冬夏至影长计算所得;另一类则与实际影长非常接近.这种变化很可能是古人由盖天说到浑天说宇宙观变革的一种反映:线性排列的影长来源于<周髀算经>中盖天说宇宙模型的计算;而非线性的数据比较精确,应当是以描述天体运动准确著称的浑天说宇宙理论对其实测起到了作用.     

《日躔历指》中第谷太阳测算理论及其编撰特点

《日躔历指》是明末清初关于西方太阳理论的译介.文章基于文献考据、比较论证和史料分析的方法,不仅详细探讨了《日躔历指》中的第谷太阳测算理论,而且缕析了其中引进第谷天文学的内容和意义.全面分析和论述了《日躔历指》的编撰特点,有助于认识和把握明末清初西方天文学的传播和会通.     

低渗透油藏气驱注采压力系统诊断模型

注采压力系统对注气驱油效果影响很大。根据流场速度分布,提出气驱注采压力系统分析应首先关注主流线上的压力分布情况,实现"三维化一维";根据井间压力分布,明确游离态注入气尚未到达的油水两相共渗区为注采压力系统研究目标区,实现"三相化两相"。基于微分方程叠加原理提出并推导"拟单相"渗流压力扩散方程,进而建立气驱注采压力系统诊断数学模型,即"带移动定压外边界拟单相渗流"定解问题。首次区分"注入气-地层原油"体系和"注入气-油墙油"体系最小混相压力差异,即"两级混相"现象。应用新方法研究了井底流压对二氧化碳驱地层压力的影响,论证了增压见效阶段降低采油速度对实现混相驱的必要性,以及油墙集中采出阶段油井井底流压略高于"油墙油"泡点压力有利于维持混相的观点。研究成果对于矿场注气混相驱注采井工作制度的制定有指导作用。     

《崇祯历书》中的开普勒物理天文学思想

开普勒的新天文学是西方天文学从传统的数学天文学转变为物理天文学的标志。明末崇祯改历过程中介绍了许多西方天文学的知识,其中也包含了开普勒的物理天文学思想。《崇祯历书》中介绍的开普勒的物理天文学思想包括了开普勒的物理机械论,即通过一种普遍的自然力来解释以太阳为中心的整个行星体系的运动,太阳是宇宙的几何中心、运动中心和动力中心。本文通过分析开普勒的物理天文学思想在西方的接受情况、传教士向中国传播的情况以及中国改历的需要,说明开普勒的物理天文学对崇祯历书的影响,以及没有引进开普勒行星运动三定律的原因。