评康熙朝的一场天文比试
来源:互联网 发布:云南白药气雾剂 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 18:37
评康熙朝的一场天文比试
杨光先和明烜原是康熙朝的钦天监监正和监副 (国家天文局局长和副局长)。康熙亲政之后, 命令这对难兄难弟与传教士南怀仁比赛, 预测立竿的日影和太阳的仰角, 结果杨一败涂地, 几遭问斩。此后百余年, 钦天监的业务尽交洋人主持。 直到道光年间, 洋天文学家或归国或老死, 而钦天监的中国官员也已学会西法, 才停止延请洋人入监。
立竿见影这套设计又名日晷, 功能之一是利用每天正午时的竿影来判断一年中的时序。在北回归线以北的地带, 亦即纬度高于北纬
图中, 太阳直射北纬
以夏至这一天为例,
至于太阳的仰角, 从上图可以看出正午的时候, 这个仰角就是
正午时太阳在正南, 对应
例如, 在正午的时候,
前面提到, 夏至的时候,
我们在夜晚从地球观天, 极目所见, 只有角度 (方向), 没有远近, 这就是所谓的天球, 球面上繁星点点, 是所谓的恒星, 它们之间的相对位置关系不变, 但是每天绕北极星旋转一圈。 若将地球的经纬度从地心投射到天球, 则在天球上就有了所谓的赤经和赤纬, 并且又将地球所见太阳的轨迹也投射到天球, 就是所谓的黄道。 我们以黄道为黄经和黄纬系统的赤道, 换句话 , 黄道相当于黄纬的零度。
现在, 以地球为原点 (球心), 在天球上有两组球坐标, 一是黄经黄纬, 一是赤经赤纬。如图:
图中天赤道这一圈是从地心将地球赤道投射到天球的轨迹, 在天球上定为赤纬 0°, 黄道这一圈 是太阳在天球上的轨迹, 定为黄纬 0°。 这两个大圆有两个交点, 一个点是春分定为黄 (赤) 经 0°, 另一个点是秋分定为黄 (赤) 经 180°。以下是二至二分的经纬度:
回到杨吴与南怀仁的笔试。若要知道某月某日太阳直射地球的纬度,等于是要知道当天太阳的赤纬
再由(1)式,求4月20日上午9时
从上面的计算看来,中国的天文官如果不知道几何及三角,又不能理解地球是球形,乃至于不清楚北京城的纬度,在这种劣势之下如何进行最基本的推测?无怪乎杨吴大败于南怀仁,一言以蔽之,数学太差。理所当败。
摘自《数学传播》(36期3卷),作者为台大数学系退休教授张海潮。
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