四海測驗

元代科學家郭守敬等發起並組織的大規模全國天文測量。從1279年開始，在當時的元朝疆域之內27個地點進行。與現代值相比，平均誤差在0.2°至0.35°之間，有兩處則與現代值完全相等。這次四海測驗，為編制《授時曆》奠定了基礎。

基本介紹

• 中文名：四海測驗
• 性質：天文測量的科學實驗
• 時間：1279年
• 主持人：郭守敬
• 測量場所：27處
• 成果：編制新曆法《授時曆》

背景

公元1279年（至元十六年），元朝天文學家郭守敬（1231-1316）為同知太史院事時，向元世祖忽必烈提出在全國範圍進行大規模天文測量的建議。他指出唐朝開元年間天文學家僧一行曾命令南宮說帶領一組人員，在全國13處觀測點進行天文測量，現今元代的疆域比唐代還大，若不分赴各地進行實測，就不能了解日月食的時刻和食分數，各地晝夜長短的差距，日月星辰在天球上的位置等等，忽必烈聽後非常贊同，並馬上批准實施。由此四海大測驗拉開帷幕。（“唐開元年間，令南宮說天下測影，書中見者有十三處，今疆域比唐代大，若不遠方測驗，日月交食分數，時刻不同，晝夜長短不同，日月星辰去天高下不同，即日測驗人少可先南北立表取直測影。）

元世祖下旨進行四海測驗

觀星台和測量工具

郭守敬在四海測驗期間，親自主持建造了河南登封觀星台，現已被列入國家重點文物保護單位。觀星台，是按登封觀星台1：1的比例仿建的。它由兩部分組成，一是梯台體建築，二是由台身北壁凹槽向北平鋪於地的石圭。梯台體建築高8.9米，連台頂觀測室通高11.96米，台底東西長16.85米，南北長16.37米，台頂東西長8.05米，南北長7.55米。台頂可放置天文儀器，如簡儀、仰儀等，以觀測日、月、星辰。兩觀測室之間水平放置一根長1.97米，直徑為0.08米的銅棒，又叫橫樑。橫樑下方有一石圭，長31.39米，寬0.53米，高出地面0.4米，由36塊青石拼接而成。圭面有刻度，因而石圭又叫量天尺。石圭、凹槽、橫樑組成圭表，可以觀測日影。中午太陽升到上中天，也就是正南方時，橫樑影子就投在圭面上某一刻度。連續觀測橫樑影子的長度，就可以推算出回歸年長度和二十四節氣時刻等。當年，郭守敬就是用這種測量方法測定出一回歸年長度為365.2425日。

郭守敬紀念館內仿建的登封觀星台

元初的天文儀器，都是宋、金時期遺留下來的，已破舊的不能使用了。郭守敬就在原儀器的基礎上進行改制，並在實踐中重新設計，在3年的時間裡，改制和重新創造了十多種天文儀器。其中主要的是簡儀、赤道經緯和日晷三種儀器合併歸一，用來觀察天空中的日、月、星宿的運動，改進後不受儀器上圓環陰影的影響。高表與景符是一組測量日影的儀器，是郭守敬的創新，把過去的八尺改為四丈高表，表上架設橫樑，石圭上放置景符透影和景符上的日影重合時，即當地日中時刻，用這種儀器測得的是日心之影，較前測得的日邊之影精密得多，這是一個很大的改進。

測量範圍

郭守敬主持的四海測驗，在全國各地設立了27個觀測站，東起朝鮮半島，西至川滇和河西走廊，北到西伯利亞，其測量內容之多，地域之廣，精度之高，參加人員之眾，在我國歷史上乃至世界天文史上都是空前的，比西方進行同樣的大地測量早了620年。

據史書記載：“設監侯官一十四員，分道而出，東至高麗，西極滇池，南逾朱崖，北盡鐵勒，四海測驗，凡二十七所。 ”

測量經過

元世祖接受了郭守敬的建議，遂派監候官14人分道而出，在27個地方進行了天文觀測，告成觀星台就是當時27處觀測站之一，這就是歷史上有名的“四海測驗”。郭守敬從上都（多倫），大都（北京）開始歷經河南轉抵南海跋涉數千里，親自參加了這一路的重要測驗。告成（古陽城），當時屬河南府（即洛陽）管轄，觀星台的興建和觀測日影就在此時。當時，這裡觀測的結果是：河南府——陽城（即今告成）北極出地34度太弱，見《元史·天文志》。

測量結論

觀測點	現代對應的地點	元測緯度	現測緯度
南海	西沙及中沙群島以南或東南	15
衡岳	湖南衡陽衡山附近	24.6
岳台	河南開封市區西部宋浚儀縣岳台坊	34.5
和林	蒙古國烏蘭巴托西南鄂爾渾河上游右岸額爾德尼桑圖附近喀拉和林	44.4
鐵勒	俄羅斯貝加爾河西部葉尼塞河上游安加拉河一帶	54.2
北海	俄羅斯西伯利亞中部通古斯卡河一帶	64.1
大都	北京市	40.2	39.9
上都	內蒙古自治區正藍旗閃電河北岸兆乃曼蘇默	42.6	42.4
北京	內蒙古自治區寧城縣西北大明城	41.5	41.6
益都	山東省益都縣	36.7	36.7
登州	山東省蓬萊	37.7	37.8
高麗	朝鮮開城	37.7
西京	山西大同	39.7	40.1
太原	山西太原	37.7	37.8
安西府	陝西西安	34.1	34.3
興元	陝西漢中	33.1	33.1
成都	四川成都	31.1	30.7
西涼州	甘肅武威	39.5
東平	山東東平	35.2	35.9
大名	河北大名東	35.5	36.3
南京	河南開封	34.3	34.8
陽城	河南登封告成鎮之北	34.2	34.4
揚州	江蘇揚州	32.5	32.4
鄂州	湖北武漢市武昌	31.1	30.5
吉州	江西吉安	26.1	27.1
雷州	廣東海康	20.5	20.9
瓊州	廣東海口南瓊山	19.5	20

後續成果

郭守敬根據“四海測驗”的結果，並參考了1000多年的天文資料，70多種曆法，互相印正對比，排除了子午線日月五星和人間吉兇相連的迷信色彩，按照日月五星在太空運行的自然規律，在公元1280年（至元十七年），編製成了新曆法——《授時曆》。《授時曆》推算出的一個回歸年為365.2425天，即365天5時49分12秒，與地球繞太陽公轉的實際時間，只差26秒，和現在世界上通用的《格里高利曆》（俗稱的陽曆）的周期一樣，但《格里高利曆》是1582年（明萬曆十年）開始使用，比郭守敬的《授時曆》晚300多年，在國際上產生了一定的影響。

郭守敬所編《授時曆》

意義

證明領土

據史料記載，1279年，元代著名天文學家郭守敬奉旨進行“四海測驗”，在南海的測量點就在黃岩島。這說明，至少在元朝中國就已發現了黃岩島。

四海測驗地點之黃岩島

世界紀錄

中國元朝元世祖於公元1279年（至元十六年）三月二十日命天文學家郭守敬進行地理測量行動“四海測驗”，郭守敬親自登入的南海測點為黃岩島及附近諸島，測量結果在《元史.天文志.四海測驗》中有詳細記載，創世界紀錄協會世界最早對黃岩島進行地理測量的政府世界紀錄。

正如《元史·天文志》所說：“是亦古人之所未及為者也。”