哈工大天文學概論第11節(jié)

1、中國古代天文學,關與超新星爆發(fā)記錄的甲骨文拓片,在我國河南安陽出土的殷墟甲骨文中，已有豐富的天文現象的記載。,中國是世界上天文學起步最早、發(fā)展最快的國家之一，天文學也是我國古代最發(fā)達的四門自然科學之一，其他包括農學、醫(yī)學和數學，天文學方面屢有革新的優(yōu)良歷法、令人驚羨的發(fā)明創(chuàng)造、卓有見識的宇宙觀等，在世界天文學發(fā)展史上，無不占據重要的地位。    我國古代天文學從原始社會就開始萌芽了。公元前24世紀的帝

2、堯時代，就設立了專職的天文官，專門從事“觀象授時”。早在仰韶文化時期，人們就描繪了光芒四射的太陽形象，進而對太陽上的變化也屢有記載，描繪出太陽邊緣有大小如同彈丸、成傾斜形狀的太陽黑子。    公元16世紀前，天文學在歐洲的發(fā)展一直很緩慢，在從2世紀到16世紀的1000多年中，更是幾乎處于停滯狀態(tài)。在此期間，我國天文學得到了穩(wěn)步的發(fā)展，取得了輝煌的成就。 我國古代天文學的成就大體可歸納為三個

3、方面，即：天象觀察、儀器制作和編訂歷法。,關于日食的甲骨文拓片,天干記時表甲骨文拓片,星圖星表 　　我國古代取得了大量天體測量成果，為后人留下了很多珍貴的星圖、星表?！　⌒潜硎前褱y量出的恒星的坐標加以匯編而成的。大約在公元前四世紀的戰(zhàn)國時代，魏人石申編寫了《天文》一書共８卷，后人稱之為《石氏星經》。雖然它到宋代以后失傳了，但我們今天仍然能從唐代的天文著作《開元占經》中見到它的一些片斷，并從中可以整理出一份石氏星表來，其中有二十八宿距

4、星和115顆恒星的赤道坐標位置。這是世界上最古老的星表之一。 早在先秦時期，我國古代天文學家就開始繪制星圖。現存最早的描繪在紙上的星圖是唐代的敦煌星圖。唐敦煌星圖最早發(fā)現于敦煌藏經洞，1907年被英國人斯坦因盜走，至今仍保存在英國倫敦博物館內。它繪于公元940年，圖上共有1350顆星，它的特點是赤道區(qū)域采用圓柱形投影，極區(qū)采用球面投影，與現代星圖的繪制方法相同，是我國流傳至今最早采用圓、橫兩種畫法的星,保存在英國倫敦博物館的敦煌

5、星圖局部,遼代墓頂星圖，該圖繪于公元1116年,北魏墓頂星圖， 繪于公元526年,現存在蘇州博物館內的蘇州石刻天文圖，是世界現存最古老的石刻星圖之一，刻於公元1247年（南宋丁未年），主要依據西元1078～1085年（北宋元豐年間）的觀測結果。圖高約2.45米，寬約1.17米，圖上共有星1434顆，位置準確。全圖銀河清晰，河漢分叉，刻畫細緻，引人入勝，在一定程度上反映了當時天文學的發(fā)展水準。,蘇州博物館藏南宋石刻天文圖拓片,北京古觀象臺

6、紫微殿中的古天文圖宣傳板,漢代瓦當上的四象圖案,關于太陽黑子，中國有世界上最早的觀測記錄。大約在公元前140年前的《淮南子》一書中就有“日中有踆烏”的記述?，F今世界公認的最早的太陽黑子記事，是載于《漢書·五行志》中的河平元年（公元前28年）三月出現的太陽黑子：“河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央?！边@一記錄將黑子出現的時間與位置都敘述得詳細清楚。歐洲關于太陽黑子紀事的最早時間是公元807年8月，當時還被誤認為

7、是水星凌日的現象，直到意大利天文學家伽利略1660年發(fā)明天文望遠鏡后，才確認黑子是確實存在的。而在此之前，我國歷史上已有關于黑子的101次記錄，這些記錄不但有時間，還有形狀、大小、位置以及變化情況等等。難怪美國天文學家海爾會贊嘆道：“中國古代觀測天象，如此精勤，實屬驚人。他們觀測日斑，比西方早約2000年，歷史上記載不絕，并且都很正確可信?！?載於《漢書·五行志》中的河平元年（西元前28年）三月出現的太陽黑子,黑子是太陽表面的

8、氣體漩渦，由于其溫度比太陽其它部分的溫度低，所以光芒也較之其它處幽暗一些，從地球上看仿佛是太陽表面出現了黑色的斑點或斑塊，所以又稱日斑。,日出黃有黑氣——黑子的記錄,日食是一種太陽被月球遮蔽的現象。當月球在繞地球運行過程中，有時會走到太陽和地球中間，這時月球的影子落到地球表面上，位于影子里的觀測者便會看到太陽被月球遮住，這就是日食。當日食發(fā)生時，本來光芒四射的太陽會突然變得暗淡無光，成為一個暗黑的圓面，星星卻出現在白日的天空，這樣

9、的奇特景象，對于不了解其原因的古人來說是一件驚天動地的大事，自然成為了中國先民們重點觀測的天象。早在三千多年前，殷墟甲骨文中就有關于日食的記載?！稌?#183;胤征篇》記載：“乃季秋月朔，辰弗集于房……，瞽奏鼓，嗇失馳，遮人走……”，描述了夏代仲康元年日食發(fā)生的時候人們驚慌失措的場面?！对娊?#183;小雅》中還以詩歌的形式記載著發(fā)生的日食：“十月之交，朔日辛卯，日有食之”。從我國春秋時期到清代同治十一年（公元前770年——公元187

10、4年），有記載的日食共985次，其中年月不符，無日食可考的僅有８次，不及總數的1%。日食的發(fā)生具有一定的周期性。我國是世界上較早發(fā)現日食周期的國家之一。西漢末年劉歆總結出一種周期，認為135個月中要發(fā)生23次日食。大約從公元三世紀起我國就能預報日食初虧和復圓的方向，到了唐代對于日食的預報已經比較準確了。,朔月辛卯日有食之——日食的記錄,日食甲骨,彗星是繞太陽運行的一種質量較小的天體，呈云霧狀的獨特外貌。彗星包括彗發(fā)、彗核、彗尾三部

11、分。彗尾是彗星離太陽近時，彗發(fā)變大，太陽風和太陽的輻射壓力把彗發(fā)的氣體和微塵推開生成的，形狀好象一把大掃帚，所以在中國民間又把彗星叫做“掃帚星”?！　≈袊鴮﹀缧堑挠^測和研究已有四千多年歷史，擁有世界上最早、最完整的彗星記錄。我國古代稱彗星為“星孛”，《春秋》上記錄了魯文公十四年（公元前613年）出現的彗星：“秋七月，有星孛入于北斗?！斑@是關于哈雷彗星的最早記錄。哈雷彗星是一顆周期彗星，每76年出現一次，從魯文公十四年開始到清代宣統二

12、年（公元1910年）止，哈雷彗星出現過31次，每次出現，我國都有詳細的記錄。如《史記·秦始皇本紀》記載：“始皇七年，彗星先出東方，見北方，五月見西方，……彗星復見西方十六日?！边@段記載的年、月、日數，位置和近代科學家推算的完全相符。到戰(zhàn)國時代，我國對彗星的觀測已經積累了比較豐富的經驗。長沙馬王堆三號漢墓帛書中有畫著各種形態(tài)的彗星圖29幅，這些彗星的彗尾有寬有窄，有長有短，有直有彎，條數也不等，彗星的頭部有的是一個圓圈或圓點，有

13、的是圓圈中心還有一個小圓點或者圓圈，這說明當時的人們已經注意到彗星的不同形態(tài)，其觀測的精確程度就今天來看，也是有科學價值的。關于彗尾的成因，中國也較早就有了比較正確的解釋，《晉書·天文志》記載：“彗體無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指。在日南北，皆隨日光而指。頓挫其芒，或長或短……”。而歐洲直到十六世紀以前一直誤認為彗星是大氣中的一種燃燒現象?！　≈袊腻缧怯^測成果，得到近代西方天文學家的高度贊揚。法國人巴爾代二十

14、世紀五十年代在研究《彗星軌道總表》之后曾說：“彗星記載最好的（除極少數例外），當算中國的記載?！?有星孛入于北斗——彗星的記錄,,長沙馬王堆三號墓出土的繪有彗星圖象的帛書,夜中星隕如雨——流星的記錄,在繁星密布的夜空中，常常能看到一道白光一閃而逝，這就是流星。有時候還能看到天空的某個區(qū)域有無數亮光四下飛流，好象下雨一樣，這就是壯觀的流行雨現象。流星和流星雨是行星際空間中叫作流星體的塵粒和固體塊闖入地球大氣圈同大氣摩擦燃燒產生的光跡。

15、中國人對流星群、流星的記載，早于其它國家。古書《竹書紀年》中就有關于流星的記錄：“夏帝癸十五年，夜中星隕如雨。”《左傳》的記載，魯莊公七年“夏四月辛卯夜，恒星不見，夜中星隕如雨”，是世界上最早的天琴座流星雨記錄。我國古代的流星雨記錄達180次之多。中國人不僅記錄流星，而且能準確地指出隕石的來歷：“星墜至地，則石也”（見于《史記·天官書》。）而在歐洲，公元1768年曾發(fā)現三塊隕石，對此巴黎科學院推舉拉瓦錫做研究，他得

16、出的結論卻是：“石在地面，沒入土中，電擊雷鳴，破土而出，非自天降?！币恢钡焦?803年歐洲人才知道隕石的由來。,夜中星隕如雨——流星的記錄,中國古代獅子座流星雨記錄,《舊五代史?天文志》,《新五代史?司天考》,我國最早有關獅子座流星雨的記錄，出現在新舊《五代史》。后唐明宗長興二年九月丙戌（西元931年10月16日），晚上約十點多，開始見小流星出現，黎明前數目更大量增加，在中天和四方可見百余顆流星「流注交橫」的壯觀景象。當晚，也曾出現兩

17、次大顆的火流星：其中之一，大如半升容器，此一火球初小后大，光亮足以照亮夜空，它以極快的速度劃至奎宿而滅，尾跡凝結在天，屈曲似云；另一顆火流星的大小則如大桃般。第二天晚上，仍然可以看到「眾星交流而殞」的現象。,譚普─塔托彗星該次的回歸，很可能留下相當多的碎片，此故，三年之后，也就是愍帝清泰元年九月辛丑（西元934年10月13日），再度出現「眾星交流」的奇景，近黎明時，更可見一顆頗大的火流星，赤色，尾跡長數丈，稍后，凝結云的形狀盤屈如龍。,

18、下面讓我們再看看幾則中國古書中有關獅子座流星雨的生動記載：    （一）宋真宗咸平五年九月丙申（西元1002年10月12日）    有星出東方，西南行，大如斗，有聲若牛吼，小星數十隨之而隕。戊戌，又有星數十，入輿鬼，至中臺，凡一大星偕小星數十隨之。其間兩星如升器，一至狼，一至斗滅。    （二）元順帝至正二十六年十月己巳（西元1366年10月

19、22日）    流星如酒杯大，分為三星，緊相隨，前星色青明，后二星色赤，尾約長二丈余，起自東北，緩緩往西南行，沒於近濁（指地平線）。    （三）明嘉靖十二年十月丙子（西元1533年10月24日）    夜，南方流星如盞。壬辰、戊戌，并如之。庚子，昏刻，北方流星如盞，發(fā)光如碗，有五小星隨之。    自中臺東北行

20、，近濁（近地平線），尾跡化為白氣。四更至五更，大小流星縱橫交行，不計其數，至明乃息。    天星散落如雨。    （四）萬歷三十年九月辛未（西元1602年10月27日）    有大小星數百，交錯行。    （五）清康熙五年十月十一日（西元1666年11月8日）    四更，有大星

21、見東南，眾小星隨之，或上或下，倏左倏右，大星隕，小星亦隨之而隕。,客星見于房——新星和超新星的記錄,某些通常很暗的星星，突然爆發(fā)出比原來的亮度強幾千到幾百萬倍的光，叫新星，有的亮度增強到一億乃至幾億倍，叫超新星。以后它們又逐漸暗弱下去，好象在星空中做客一般，所以被古人稱之為“客星“。我國對新星和超新星的出現早有記載。商代甲骨卜辭中就記載了大約公元前十四世紀出現于天蝎座α星附近的一顆新星?！稘h書·天文志》中記載有：“元光

22、元年五月，客星見于房。”這記錄的是公元前134年出現的一顆新星，這顆新星是中外史書中均有記載的第一顆新星，與其它國家的記載比，我國的記載不僅寫明了時間，還寫明了方位，因此法國天文學家比奧在著《新星匯編》時把《漢書》的記載列為首位。18世紀末，有人透過望遠鏡，在天關星附近發(fā)現一塊外形像螃蟹的星云，取名叫蟹狀星云。1921年，科學家發(fā)現在蟹狀星云中有一顆脈沖星，它是已發(fā)現的脈沖星中周期最短的一個，也是迄今所知唯一的全波脈沖星。根據蟹

23、狀星云的膨脹速度推算，這顆星應該是公元1054年爆發(fā)的一顆超新星產生的。而這顆超新星在我國的史書《宋會要輯稿》上有詳細的記載。自商代到十七世紀末，我國史書共記載了新星、超新星約90顆左右，其中大約有12顆屬于超新星，這么豐富而系統的歷代新星爆發(fā)記錄在世界各國中是獨一無二的。,仙后座超新星遺跡,開普勒超新星（SN 1604）遺跡,勃望遠鏡拍攝的超新星1987A的照片,我國新星和超新星的出現早有記載。商代甲骨卜辭中就記載了大約西元前

24、十四世紀出現於天蝎座α星附近的一顆新星。 《漢書·天文志》中記載有：“元光元年五月，客星見於房?！庇涗浀氖俏髟?34年出現的一顆新星，這顆新星是中外史書中均有記載的第一顆新星，與其他國家的記載比，我國的記載不僅寫明時間，還寫明了方位，因此法國天文學家比奧在著《新星匯編》時把《漢書》的記載列為首位。,中國史書《宋會要》：“至和元年(1054年)五月晨出東方，守天關，晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日”，史稱“天

25、關客星”。,渾儀之1,我國古代使用的的天體測量儀器主要有渾儀、簡儀等；表演天體視運動的儀器主要是渾象等。 渾儀是以渾天說為理論基礎制造的測量天體的儀器。 渾天說是我國古代的一種重要宇宙理論，認為"渾天如雞子，天體圓如蛋丸，地如雞中黃"，天內充滿了水，天靠氣支撐著，地則浮在水面上。天的大圓分為365.25度，渾天旋軸兩端分別稱為南極、北極，赤道垂直于天極，黃道斜交著天的大圓，黃赤道交角為24度。,

26、渾儀正是以此為基礎而設計的。我國渾儀的發(fā)明大約是在公元前四世紀至　公元前一世紀之間（即戰(zhàn)國中期至秦漢時期）。早期的渾儀比較簡單，經過歷代天文學家的改進，到了唐代，由天文學家李淳風設計了一架比較精密完善的渾天黃道儀。整個儀器分為三層，外層叫六合儀，包括地平圈、子午圈和赤道圈。中層叫三辰儀，是由白道環(huán)、黃道環(huán)和赤道環(huán)構成。里層叫四游儀，包括一個四游環(huán)和窺管?，F存明制渾儀基本就是這種結構，所不同的是取消了三辰儀中的白道環(huán)，而加上了二分環(huán)和二至

27、環(huán)。由于渾儀的圈環(huán)過于復雜，遮掩天區(qū)，影響觀測，所以元代的天文學家郭守敬將其簡化，創(chuàng)制了簡儀。,渾儀之2,渾儀是我國古代的一種天文觀測儀器。在古代，“渾”字含有圓球的意義。古人認為天是圓的，形狀像蛋殼，出現在天上的星星是鑲嵌在蛋殼上的彈丸，地球則是蛋黃，人們在這個蛋黃上測量日月星辰的位置。因此，把這種觀測天體位置的儀器叫做“渾儀”?！　∽畛?，渾儀的結構很簡單，只有三個圓環(huán)和一根金屬軸。最外面的那個圓環(huán)固定在正南北方向上，叫做“子午環(huán)”

28、；中間固定著的圓環(huán)平行于地球赤道面，叫做“赤道環(huán)”；最里面的圓環(huán)可以繞金屬軸旋轉，叫做“赤經環(huán)”；赤經環(huán)與金屬軸相交于兩點，一點指向北天極，另一點指向南天極。在赤經環(huán)面上裝著一根望筒，可以繞赤經環(huán)中心轉動，用望筒對準某顆星星，然后，根據赤道環(huán)和赤經環(huán)上的刻度來確定該星在天空中的位置。   后來，古人為了便于觀測太陽、行星和月球等天體，在渾儀內又添置了幾個圓環(huán)，也就是說環(huán)內再套環(huán)，使渾儀成為多種用途的天文觀測儀器。,

29、北京古觀象臺紫微殿前的渾儀模型,元代天文學家郭守敬于公元1276年創(chuàng)制的一種測量天體位置的儀器。因將結構繁復的唐宋渾儀加以革新簡化而成，故稱簡儀。 它包括相互獨立的赤道裝置和地平裝置，以地球環(huán)繞太陽公轉一周的時間 365.25 日分度。簡儀的赤道裝置用于測量天體的去極度和入宿度（赤道坐標），與現代望遠鏡中廣泛應用的天圖式赤道裝置的基本結構相同。它由北高南低兩個支架，托著正南北方向的極軸，圍繞極軸旋轉的是四游雙環(huán)，四游環(huán)上的

30、窺管兩端安有十字絲，這是后世望遠鏡中十字絲的鼻祖。極軸南端重迭放置固定的百刻環(huán)和游旋的赤道環(huán)。為了減少百刻環(huán)與赤道環(huán)之間的摩擦，郭守敬在兩環(huán)之間安裝了四個小圓柱體，這種結構與近代"滾柱軸承"減少摩擦阻力的原理相同。簡儀的地平裝置稱為立運儀，它與近代的地平經緯儀基本相似。它包括一個固定的陰緯環(huán)和一個直立的、可以繞鉛垂線旋轉的立運環(huán)，并有窺管和界衡各一。這個裝置可以測量天體的地平方位和地平高度。簡儀的底座架中裝有正方案，

31、用來校正儀器的南北方向。在明制簡儀中正方案改為日晷。,簡儀的創(chuàng)制，是我國天文儀器製造史上的一大飛躍，是當時世界上的一項先進技術。歐洲直到三百多年之後的1598年才由丹麥天文學家第谷發(fā)明與之類似的裝置?！　」鼐磩?chuàng)制的簡儀，在清康熙五十四年（西元1715年）被傳教士紀理安當作廢銅給熔化了?，F在保存在南京紫金山天文臺的簡儀是明代正統二年到七年（西元1437-1422年）間的複製品。,郭守敬和簡儀1,郭守敬和簡儀2,北京古觀象臺的簡儀仿制

32、品,北京古觀象臺的天體儀,故宮珍寶館的天體儀,天體儀，古稱“渾象”，是我國古代一種用于演示天象的儀器。我國古人很早就會制造這種儀器，它可以用來直觀、形象地了解日、月、星辰的相互位置和運動規(guī)律，可以說天體儀是現代天球儀的直接祖先。,北京古觀象臺上安置的天體儀，是我國現存最早的天體儀，制于清康熙年間，重3850公斤。,中國古代的天文儀器 1,圭表是一種既簡單又重要的測天儀器，它由垂直的表（一般高八尺）和水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至

33、日所在，并進而確定回歸年長度，此外，通過觀測表影的變化可確定方向和節(jié)氣。,在現存的河南登封觀星臺上，40尺的高臺和128尺長的量天尺也是一個巨大的圭表。,中國古代的天文儀器 2,中國古代的天文儀器 3,日晷,水運儀象儀,中國古代的天文儀器 3,漏刻,假天儀,北京古觀象臺遺址上的清代天文儀器,紀限儀,中國古代天文學家 1,落下閎（公元前140－前87年）中國西漢時期天文學家，以歷算和天文學的杰出成就著稱于世，為我國最早的歷算學家。漢武

34、帝元封年間為了改革歷法，征聘天文學家，他與他人合作創(chuàng)制新歷法，優(yōu)于其他歷法，被漢武帝采用，稱《太初歷》，共施行189年，是中國歷史上有文字可考的第一部優(yōu)良歷法， 《太初歷》采用的歲首和科學的置閏法，我國的陰歷一直沿用至今。落下閎是渾天說的創(chuàng)始人之一，經他改進的赤道式渾儀，在中國用了2000年。在天文學史上首次準確推算出135月的日、月食周期，即11年應發(fā)生23次日食。根據這個周期，人類可以對日、月食進行預報，并可校正陰歷。,張

35、 衡(公元78—139年)，我國東漢時期偉大的科學家、文學家、發(fā)明家和政治家，在世界科學文化史上樹起了一座巍巍豐碑。在天文學方面，他發(fā)明創(chuàng)造了“渾天儀”(公元117年)，是世界上第一臺用水力推動的大型觀察星象的天文儀器，著有《渾天儀圖注》和《靈憲》等書，畫出了完備的星象圖，提出了“月光生于日之所照”科學論斷。    張衡在太史令任內，積極從事理論研究工作，系統觀測天體運行，著《靈憲》等書，創(chuàng)制渾天儀，且在

36、歷法方面也有所研究。 《靈憲》是張衡積多年的實踐與理論研究寫成的一部天文巨著，也是世界天文史上的不朽名作。該書全面闡述了天地的生成、宇宙的演化、天地的結構、日月星辰的本質及其運動等諸多重大課題，將我國古代的天文學水平提升到了一個前所未有的新階段，使我國當時的天文學研究居世界領先水平，并對后世產生了深遠的影響。,中國古代天文學家 2,郭守敬（1231－1316），中國古代杰出的八大科學家一。為了精確匯集天文數據，以備制定新的歷法，郭守敬花

37、了兩年時間，精心設計制造了一整套天文儀器，共13年，其中最有創(chuàng)造性的有3件：高表及其輔助儀器，簡儀和仰儀。郭守敬根據觀測的結果，于公元1280年3月，制訂了一部準確精密的新歷法《授時歷》。這部新歷法設定一年為365.2425天，比地球繞太陽一周的實際運行時間只差26秒。歐洲的著名歷法《格里歷》也規(guī)定一年為365.2425天，但是《格里歷》是公元1582年開始使用的，比郭守敬的《授時歷》晚了整整300年。郭守敬在天文歷法方面的著作有14種

38、，共計105卷。直到很晚，世界各國的科學界才逐漸了解他。,張遂（一行）（683－727），唐朝高僧，著名的天文學家。主要成就是主持編制《大衍歷》，制造天文儀器、觀測天象和主持天文大地測量等方面均有重要的貢獻。 糾正了我國古天文算學著作——《周髀算經》關于子午線“王畿千里，影差一寸”的錯誤計算公式，對人們正確認識地球作出了重大貢獻。他設計制造了黃道游儀、渾儀、復矩等天文測量儀器。,中國古代天文學家 3,祖沖之（429-500），南北朝天文

39、學家祖沖之除了研究數學外，還非常注重天文學的研究。他發(fā)現前代的歷法不夠精確，采用歷法推算出來的天象有時與實際天象不符。于是，祖沖之博覽古歷，在吸取前代歷法精華的基礎上，根據自己長期觀測天象的結果，于33歲時創(chuàng)制了《大明歷》。在《大明歷》中，祖沖之首次引入了歲差，還采用了391年設置144個閏月的精密的新閏周。這些做法，都是對前代歷法的重大改革。他在《大明歷》中所采用的一個回歸年的天數，跟現代科學測定的天數只相差50多秒；采用的一個交點月

40、的天數，跟現代科學測定的相差不到1秒；在制歷過程中，他發(fā)明了用圭表測量冬至前后正午時日影長度以定冬至時刻的方法，這個方法為后世長期采用。,,沈 括（1031-1095）是北宋時期一位多才多藝的科學家，他不僅精通地理，而且對天文、數學、醫(yī)學、農業(yè)等學科也頗有研究。30多歲時，他在參中編校昭文館書籍的工作中，開始學習和研究天文學。他注重實際觀測，通過學習和實踐，他認識到歲差現象引起天象的變化是一種自然規(guī)律；他解釋月亮是因為受太陽光照射發(fā)光

41、而產生圓缺變化；他科學而生動地描述了常州隕石的墜落過程，并準確地判斷出其成分是鐵；他還注意到行星的視運動有往復現象。   后來，沈括在主管司天監(jiān)工作期間，致力于整頓機構，強調實際觀測，添置了新的天文儀器。在制造新渾儀時，他對傳統的渾儀結構進行改進，簡化渾儀的方向。為了測定北極星與北天極之間的距離，沈括親自參加觀測，每天上半夜、午夜和下半夜各觀測一次，連續(xù)堅持了三個月，畫了二百多張圖，斷定出北極星離北天極“三度有余”。,中國