一年有365天，怎么算出来的？

　　仰望 天空 ，浩瀚的宇宙总给人无限遐想。元朝有个叫郭守敬的人，他不仅对天空充满好奇，而且付诸行动，改进、发明天文测量仪器，测量出了很多重要的基础数据，比如一年有365.2425日（与现代测算结果十分接近） ，黄赤交角为23度33分（提高了精准度）。处在科学并不发达的古代，他是怎么做到的呢？

　　△郭守敬铜像

　　古代的 圭表

　　圭表是古代一种测量正午日影（太阳照射物体所成的阴影）长度的仪器，由“表”和“圭”组成。“表”是一根垂直于地面的标杆，“圭”是从表的底部向正北方向延伸的一条长板，上面有刻度。每天正午，当太阳升到天空正南方向时，表的影子刚好落在圭面上。

　　△圭表

　　对于北半球而言，一年中，日影最长的那天是冬至，日影最短的那天是夏至。我国历代的天文学家，每年都要仔细测量冬至和夏至前后若干天的日影长度变化，借以推算出冬至和夏至的准确时刻。

　　△冬至日和夏至日示意图

　　最初的圭表看起来简单，用起来却有几个问题。

　　一是表影边缘并不清晰。阴影越靠近边缘越淡，很难看清楚到底什么地方才是影子的边界。边界不清楚，影长就量不准。

　　二是测量影长的技术不够精密。古代量长度的尺子一般只能量到分（1寸等于10分），往下可以估计到厘，也就是分的十分之一。但是，测定冬至表影的长度时，如果量错一分，就足以使按比例推算出来的冬至时刻有一个或半个时辰的的误差。

　　小贴士

　　古代把一天分为 12 个 时辰， 一个 时辰相当于 如今 的两小时 。

　　改进圭表

　　郭守敬想出 了 解决的办法。

　　 第一，把圭表的表杆加高到原来的5倍 ， 使观测时的表影也加长到5倍。如此一来，推算出的各个节气时刻误差就可以减小一些。

　　第二，郭守敬创造了一个叫“景符”的仪器， 就是一个薄铜片，中间有个小孔，来自顶端的光线照射在上面，由于小孔成像效应，圭面上的投影线会变得非常清晰，准确量取影长就不是难事了。

　　第三，改进量取长度的技术 ， 把直接能测量出的单位从分提高到厘，能估算到的单位从厘提高到了毫（10毫等于1厘）。

　　郭守敬利用改进后的圭表进行连续观测，测出了一年有365.2425日。

　　△景符示意图

　　从浑仪到简仪

　　如下，左图中是一架浑仪，经过郭守敬的改造，变成了右图的简仪。  

　　 浑仪是测量天体位置的仪器。 古人认为，天空像半个圆球一样覆盖着大地，太阳、月亮等天体就在这个半圆球表面运动。地平线下面还有半个圆球，与地上部分组成整个圆球，即天球。浑仪圆圆的形状就反映了当时人们对天地的认知。浑仪里有多个圆环，环上有刻度，代表不同的坐标。圆环里还有一根细长的窥管，用这根细管瞄准某个天体，从那些圆环上找到刻度，就能大致推定这个天体的空间位置。

　　△浑仪

　　浑仪在结构上有一些缺陷。比如，层层叠套的圆环会遮挡观测视野，而某些天体的出现是转瞬即逝的，因此很容易错过难得的观测机会。对此， 郭守敬 把非必要或作为支架的圆环统统舍掉 ，只保留了两组最基本的环圈系统，并将这两组装置设计在同一座仪器的上下两个部分，相互独立，可由两个人同时操作。 他细化了刻度 ， 以前只能读出1度的四分之一，细化后能读到1度的三十六分之一。经过改进的浑仪更加简单实用，取名叫“简仪”。

　　△简仪

　　测定黄赤交角

　　利用简仪，郭守敬做了许多精密的观测，其中较为重要的一项是黄赤交角的测定。我们所居住的地球在不停地做着两种运动——自转和公转。人们把地球公转轨道面叫作黄道面，黄道面与赤道平面的交角就叫黄赤交角。

　　△黄道面与赤道平面的交角就叫黄赤交角

　　黄赤交角是天文学上的一个基本常数，这个数值从汉朝起一直被认为是24度，一千多年来始终没人怀疑过。实际上这个交角每年都在不断地缩减，只是每年缩减的数值很小，短期内很难被人察觉。经过郭守敬的重新测定，测出当时的黄赤交角为23度33分，这使很多天文数据被重新确定。

　　除了圭表和简仪，郭守敬一生中还自制过多种天文仪器，组织了全国范围内的大测量，编制了《授时历》等。为了纪念郭守敬，现在很多与天文相关的名字都是以他的名字命名的，比如月球上的郭守敬环形山、郭守敬小行星、郭守敬望远镜等。

　　△郭守敬望远镜

　　看完这篇文章，当你再次仰望天空时，脑海中会不会出现这位伟大天文学家的身影呢？