大家好，我是中国科技馆“华夏之光”展厅的小小志愿者张培原，今天我给大家带来的是《观星量天，治水利民——郭守敬的故事》。
中国科技馆“华夏之光”展厅2021级小小志愿者张培原
相信很多观众来到中国科技馆，看到华夏之光展厅里那四龙环抱的简仪，古朴的圭表，奇特的仰仪，都会不由自主地发出感叹。这些天文仪器的改进或创制，归功于一位叫做郭守敬的人物。
1231年，郭守敬在河北省邢台县出生。他从小就用功好学，勤于思考。祖父郭荣精通数学和水利，祖父的老朋友刘秉忠也是当时的天文、地理方面的专家，郭守敬后来拜这位刘先生为师。
郭守敬31岁的时候，由于才华十分突出，受到了忽必烈的召见，还在朝廷谋得了一份管理河渠的工作。
在古代，历法关乎治理天下，指导农业生产，意义非常重大。元朝沿用了金代的“大明历”，但它的误差非常明显。1276年，忽必烈下旨修订历法，修成的历法就是后来的《授时历》。郭守敬也参加了这项工作，为了保证历法的准确性，他从制造天文观测仪器着手。
郭守敬一生创制了20多件天文仪器，精确度高，而且构造简洁。星晷定时仪、玲珑仪、仰仪、七宝灯漏等创造都体现了他的巧思妙想。
郭守敬最重要的创新之一就是对浑仪进行改进。浑仪由于结构复杂，不但使用不便，更影响观测的准确度。郭守敬的做法是取消黄道环，把赤道坐标和地平坐标分成两个仪器。赤道装置只保留了两个主要环，而且移动到赤经环转动轴的南端，用架子沿南北方向支起来，并使它与天球极轴平行。这种结构与18世纪时流行的英国式赤道装置相似。因为构造简单，所以得名“简仪”。
“简仪”展品，中国科技馆古代科技展览部安娜拍摄
“浑仪”展品，中国科技馆古代科技展览部戴天心拍摄
郭守敬的另一件发明——仰仪，外观好像一口仰天朝上放置的半球形锅，锅口刻有方位，锅内壁刻着赤道坐标，与观测地点的纬度相一致。从锅口由南向北伸出一根直杆，杆的北端有一块带小孔的板，小孔正对着半球面的中心。当阳光通过小孔，会在半球面上形成一个倒立的像，读出对应的坐标，就可以知晓太阳此时的位置。这是利用了小孔成像的原理。
“仰仪”展品，中国科技馆古代科技展览部戴天心拍摄
古代有一种叫圭表的仪器，它由表和圭两部分组成。可以利用投在圭面上的表的影子长度来推断节气。表影长度过短，清晰度低，导致测量不够准确。而且无法用圭表观测星象和月相。针对这些缺点，郭守敬也作了改进，例如把表加高，创造了“景符”，等等。
“圭表”展品，中国科技馆古代科技展览部戴天心拍摄
郭守敬还是一位卓越的水利工程学家和地理学家。他非常重视实地考察和勘测，常常亲自进行地形测量。他心系百姓，力求用自己掌握的知识解决旱涝灾害，发展农业生产。
1291年春，当时的大都（也就是今天的北京）到通州之间需要修通一条运粮河，解决陆地运粮的种种不便。郭守敬主持了这个项目。这条运河就是通惠河。由于设计巧妙，它还解决了元大都的生活用水问题。
如今，北京西海汇通祠内建起了郭守敬纪念馆，红墙绿树，碧水青石，映衬着郭守敬的铜像，无声地讲述着这位观星量天、治水利民的伟大科学家的故事。
策划：李广进、戴天心
撰稿：戴天心
制作：王晰玉、张培原
审核：王紫色、李广进
中国科技馆古代科技展览部（筹）供稿
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