月球上有座“郭守敬环形山”，这位元朝天文学家能有多厉害？

文 | 河马老师（德国海德堡大学天文学博士、中国国家天文台博士后、北师大最受学生喜爱的天文系老师）

音频选自博雅小学堂APP《河马老师讲天文》

“组成宇宙的不是原子，而是故事”，欢迎大家收听河马老师讲50位天文学家的故事。今天我们要讲的是一位中国元朝的天文学家。

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元代科学家——郭守敬

元朝是中国古代历史中的倒数第三个朝代，由蒙古人建立，也是中国历史上版图最大，疆域最广的一个朝代。当年，蒙古领导人看出了割据中原的金、宋、西夏都是纸老虎，于是由弱到强，一路逆袭，统一了中国。原本，蒙古人在草原上的生活，都是骑在马背上过的。他们靠草原吃饭，喝奶，吃肉，在一个草原待腻了就换一个草原待着。

但是，进入中原后，蒙古的领导人发现日子不能这么随随便便过了，还是要发展农业，日子才能过得舒坦。而农业的生产，首先与天象分离不开。人们要从天文历法中获知时节，在春天播种，在秋天收获，而不是在冬天播种。其次，农业的生产需要水利的灌溉，既不能老是干旱缺水，也不能老发大水。我们今天要讲的故事主人公，郭守敬，就是在这一时代，这两个方面作出了杰出的贡献。

郭守敬（字若思）

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早期经历

郭守敬很大一部分学问首先是传承于他的祖父郭荣。郭荣熟知天文、算学，擅长水利技术，为了让自己的孙子能得到更大的发展，后来还把他送到了自己的同乡老友刘秉忠门下去学习。在那里郭守敬结识了他的好朋友王恂——也是一位杰出的数学家和天文学家。郭守敬后来参与元朝历法改革修订的工作，最初就是被王恂拉进去的。

郭守敬在刘秉忠门下学习了没有多久，就又被介绍给了刘的另一位老同学张文谦。张文谦干着勘测地形、筹划水利方案的工作。郭守敬很受这位张长官的器重。多器重呢？他被直接推荐给了当朝皇帝元世祖忽必烈。古代的人在第一次觐见皇帝的时候，多多少少都是有那么点慌的。但郭守敬初见到元世祖忽必烈的时候，不仅不慌，他可一次就提了六条修建水利的建议。后来，郭守敬随张文谦去西夏修水道，回京之前，他沿着黄河逆流而上，成为第一个探寻黄河源头的人。

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编订《授时历》

再后来，郭守敬参与历法改革的事，则还要从元朝灭南宋的时候说起。在元世祖忽必烈的蒙古大军攻下南宋的首都临安，也就是现在的浙江杭州的时候，天下统一的大局已定，忽必烈就决定要颁布元朝自己的历法，这件事就交给了以张文谦为首的人。王恂觉得，这要干出来就是特大一成就的事情，肯定要拉上好兄弟一起干啊，于是就邀请了郭守敬一起，制作新的历法《授时历》。

元朝在新的历法做出来之前，沿用的是金朝的历法《重修大明历》，经过七八十余年的使用，因为各种误差的积累，已经不能很好地推算天象指导农时了。不好用了怎么办呢？就需要天文学家们重新修订。历史上类似的历法修订工作，几乎是每个朝代都需要干的事。

在《授时历》的修订工作中，郭守敬主要负责制造仪器和天文观测，他先是检查了以前金朝留下来的仪器，其中的很多都是北宋时代的老古董了，修修整整有些还勉强能用，但大部分已经满足不了修订新历法的精密需求了，甚至有些就直接报废了。没有仪器这工作哪能做啊，巧妇也难为无米之炊啊！

郭守敬就决定干脆自己来设计制造一批新的天文仪器。其中最重要的两个，一个是圭表，用来测定二十四节气的，尤其是冬至和夏至的准确时间。圭表是我国时间最早，使用年代最久远的一种天文仪器。郭守敬主要是想办法对它的测量精度进行了提高。另外一个就是浑仪，郭守敬觉得它的结构太繁琐了，一个又一个环还有旁边的支撑结构把天空的一些区域都遮住了。他把浑仪的环减少了，还把浑仪拆成两部分，叫做简仪。那些之前的圈圈环环的位置，靠他的好兄弟数学家王恂计算就行了。

简仪

除此之外，郭守敬还创制或改进了高表、候极仪、浑天象、仰仪、立运仪、景符、窥几等十几件天文仪器仪表。小朋友们可能都听说过大发明家爱迪生的故事，郭守敬就是天文学家里的爱迪生。

位于河南登封的郭守敬观象台，相当于巨大的圭表

为了编制《授时历》，郭守敬还向元世祖忽必烈恳请，在元朝疆域内的全国各地，东起朝鲜半岛，西至川滇、河西走廊，北到北海西伯利亚，南至南海西沙群岛等27处地方，开展天文观测活动，史称“四海测验”。这一次测量内容之多，地域之广，精度之高，参加人员之众，在我国历史上乃至世界天文史上都是空前的。1280年春天，一部新的历法终于订制完成。忽必烈按照“敬授民时”的古语，赐其名《授时历》。这部历法一直被延用了三百六十多年，是我国古代使用时间最长的一部历法，由《授时历》推算出的一年的长度为365.2425天，与地球实际绕太阳走一圈的时间，只差了20来秒。这是一部非常精确的历法。

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郭守敬环形山

不过《授时历》颁行后没有多久，郭守敬的好友王恂就去世了，其他与他一起工作的朋友们后来也相继去世或者隐退。那时候，有关这部新历的许多数表等都还是一堆草稿，没有整理出来。郭守敬又干起了最后的定稿工作，他花了两年多的时间，把各项数据、算表等都整理出来，写出成稿。郭守敬最后一个人完成了这件特别了不起的事情，光是最后成稿这一件事，就特别伟大。

据说郭守敬还是元朝唯一一个七十多岁了，朝廷还不准其退休的人。因为他太伟大太厉害，朝廷很多事，离不开他。后来的后来，现在我们为了纪念他，天文学界将月球背面一座环形山的名字，命名为“郭守敬环形山”。

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