僧一行与南宫说的天文大地测量

僧一行与南宫说的天文大地测量

唐玄宗开元年间，学者僧一行(俗名张遂)奉命修订历法。为此他和仪器制造家梁令瓒制成浑天铜仪和黄道游仪。开元十二年(公元724年)，在一行和南宫说的主持下，在今河南滑县、开封、上蔡一带的平原上，用统一的八尺圭表、水准、绳墨、漏壶、复矩等仪器工具，进行了大规模的天文大地测量。他们在十三个观测点测量了冬至和夏至日正午时的日影长，测定了各地的北极高和恒星的位置。

这次测量活动取得的最重要的科研成果有两项。一是推倒了“王畿千里影差一寸”的传统谬说。在此以前，天文地理学界一直以为：夏至日正午，同时用八尺圭表(标杆)测量南北两地的日影，如果日影长度相差一寸，那么此两地便相距一千里。一行把测量数据汇总起来细心计算，结果却是“大率(概)五百二十六里二百七十步晷影差二寸余。”经此科学实验，再没有人相信“损益寸千里”的传说了。二是在世界上第一次实测出子午线一度的弧长。一行把上述计算扩展，结合对北极星出地高度的测量，得出了“大率五百二十六里二百七十步而北极(高)差一度半，三百五十一里八十步而差一度”的结果。我们知道，在北半球，各地的北极高度角差与地理纬度差同值。所以他们测得的数值，实际上是子午线(经线)一度的弧长，换算成公制，便是子午线一度约长132公里，只比现代的测算数值大了约19%。公元814年，阿拉伯学者也在幼发拉底河以北进行了子午线弧长的测量，所得结果优于我国，但已晚了九十年。所以著名科学家、科技史家李约瑟把一行等人的测算称为“科学史上划时代的创举”。

有了这个结果，再乘以一圆周360度，或以唐制351.27里乘以365.25度(古代周天度数)，可立即求得地球整个子午圈长度。一行等人也提出了大地呈弧形的有力证据：某些星星在一地见不着而在另一地则见得着;人见日月出入海中却并不落入水中，这是地面海面存在曲率所致。可惜他们没有由此再前进一步，总结出地球的周长。这是中国古代科技史上最令人遗憾的事情之一。究其原因，主要在于中国古代缺乏地球观念。最初的盖天说认为天圆地方，大地平坦;随后的第二盖天说以为天圆地拱;后来的浑天说虽认为大地呈球形，该球却有一半浸在水中，故实际上还是主张拱形大地。正是在这类天地观念的支配下，一行等人止步不前了，造成了令后人深思的憾事。