天文历法·子午线长度的测量

天文历法·子午线长度的测量

由于受“天圆地方”学说的影响，我国古人一直认为“日影千里差一寸”，也就是说，在夏至日正午，南北相距一千里的地方，同为八尺的圭表，其日影长度要相差一寸。直到公元442年，才有人对这种说法提出了怀疑，天文学家何承天根据一次不很精确的测量，认为平均两地相距约六百里，影长就相差一寸，但他的说法没产生什么影响。直到隋代，著名天文学家刘焯明确表示了他对“日影千里差一寸”说法的怀疑，他说：“寸差千里，亦无典论，明为臆断，事不可依。”更主张用精确的实测来证明“寸千里”的错误，他提出了具体的办法：“(应在黄河)南北平地之所，可数百里，南北使正，审时以漏，平地以绳，随气分、至，同时度影，得其差率，里即可知。”即在黄河南北的平原上，在正南正北两地，用绳子测好它们之间的距离，用漏壶定时刻，在春秋分、冬夏至日的正午同时测量日影的长度，即可得到影差。但这项计划并没有使隋炀帝感兴趣，被搁置一边。

直到公元724年，刘焯的主张才由僧一行实现了。一行为了制定历法，发起并领导了一次大规模的大地测量工作。其观测点达12处之多(不含长安)，以今河南省为中心，北起内蒙古自治区以北，南到越南中部，测量范围前所未有。观测的项目包括北极的地平高度，冬至日、夏至日、春分日、秋分日太阳在正南方时八尺高表的影子长度，昼夜长短等。在这12个地点中，仅河南一地就有四个，即白马、扶沟、浚仪和上蔡，南官说等人在这里工作，极为出色。他们不仅测定了北极高度和日影的长度，而且测出了这四个地点之间的距离。一行根据这些数据推算出，从白马到上蔡的距离为526里270步(唐代尺度)，夏至日表影长度相差2寸有余，从而彻底否定了“南北相隔千里，影长差一寸”的说法。一行又进一步研究处理、分析各个观测队的实测数据，发现影长与南北距离的关系不是常数，于是改用北极高度差来计算，得出南北相差351里80步，北极高度相差一度的结论，化为现今通用的单位即子午线一度长129.2公里，这与今测值111.2公里相差较大。这是世界上第一次子午线长度的实测，在我国天文学史上乃至世界天文学史上都具有伟大的意义。

子午线长度是测地学、地理学和天文学上的一个重要的基本数据。知道了子午线的长度，即可知道地球的大小。一行对子午线的实测对我国宇宙理论的发展也作出了积极的贡献，使浑天说再次得以发扬。国外第一次子午线长度的实测，比僧一行要晚90年。僧一行的首创之功，永载史册。