祖冲之测量出冬至时刻

祖冲之测量出冬至时刻

　　祖冲之在数学领域的贡献广为人知
，如他求出了圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间
，这一数据在当时的世界上是最先进最精确的。其所撰写的《缀术》一书
，在唐代时被定为国子监的数学教材
，且修业时间最长
，很可惜
，此书今已失传。
　　
　　其实
，祖冲之还是魏晋南北朝时期着名的天文专家。祖冲之青年时代进入华林学省
，从事科学研究
，曾担任过南徐州(今江苏镇江)刺史
，还做过娄县(今江苏昆山)县令
，谒者仆射等官。到肖齐王朝
，官至长水校尉。他博学多才
，在音律、机械、文学、天文诸方面都有成就。在天文历法方面
，编制了《大明历》
，首次引进“岁差”算历
，使天周同回归年长度分开
，另外改革闰周
，打破19年7闰的旧历法。
　　
　　祖冲之是通过对冬至日时刻的研究
，取得科学突破的。祖冲之仔细研究了每日影长的变化规律
，利用冬至日前后影长对称的关系
，提出了确定冬至日时刻的新方法
，该方法不受阴云蔽日不能测量日影的影响
，能求出冬至时刻
，此法为后世长久沿用。
　　
　　在古代
，要进一步提高历法的精度
，必须从冬至时刻的测量方法上改进。西汉以后
，古代天文学家已经习惯使用“八尺高表”
，来测定冬至的日期。但是
，用“八尺高表”简单地进行测量
，并不能得到理想的结果。祖冲之首先从观测技术上改进
，提高观测精度
，由于冬至前后的影长变化不太明显
，这给冬至时刻的准确测定带来困难
，更重要的是简单的测量只能得到冬至发生的日期
，而不能得到一天中什么时刻是冬至。
　　
　　祖冲之想出一个新的方法
，他不直接观测冬至那天日影的长度
，而是观测冬至前后二十三四日的日影长度
，再取它们的平均值
，求出冬至发生的日期和时刻
，又由于离开冬至日远些
，日影的变化就快些
，所以这一方法提高了冬至时刻的测定精度
，使用这种观测方法的
，祖冲之是世界第一人。
　　
　　祖冲之制定的《大明历》的岁(一年)
，实取365.2428日
，比元代郭守敬的《授时历》
，仅差0.0002日
，这在当时来说是很精密的。一直到了南宋以后
，才有人达到或超过祖冲之的观测水平。

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