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计量与天文学
2021-05-12 浏览次数:0计量,古称度量衡,度即长度,量为容量,衡指质量。度量衡就是关于长度、容量、质量的测量。计量活动是用数值来表示事物的量的。因此,最早的测量是在人类学会计数之后才开始的。原始的农业定居区出现后,才出现文字记载,到后来,伴随着人类文明的同步起源,天文学也发展起来了。
中国古代天文学:天象观察、仪器制作、编订历法
我国古代天文学的成就大体可归纳为三个方面:天象观察、仪器制作、编订历法。
关于日月食、彗星、太阳黑子、新星等现象,中国有全世界最古老、最丰富、最完整的详细而精确记录。商晚期,长24.5厘米,上宽5厘米,下宽19.5厘米,河南省安阳小屯南地出土的牛骨上刻有“壬寅贞月又戠”字样,是商代实际观测月食的记录。
商代刻干支表牛骨,长22.5厘米,宽6.6厘米,为河南省安阳殷墟出土。干支法起源于夏代,商、周沿袭,是一种世界上使用最久的记日法。商代天文学中的许多天象在甲骨文中均有记载,为后世提供了宝贵的资料。
东汉时期,著名天文学家张衡发明了一种能演示天球、星象运动的浑天仪。它的外部轮廓像一个圆球,铜仪的两侧附有玉虬(龙)各一,吐水入壶,左为夜,右为昼。壶上分别立着金铜仙人和胥徒,“皆以左手抱箭,右手指刻,以别天时早晚。”更有妙者,台阶下还有内装机关与两壶相连的瑞轮、荚,靠着滴水的推动,依照月亮出入圆缺的变化,不停地旋转开合,表示着朔、望、弦、晦等日期,有如活动日历一般。
浑天仪是张衡智慧和血汗的结晶。他除了进行一系列的试验和校正,还写了《浑天图注》和《漏水转浑天仪注》两本书籍加以诠释,又撰写《灵宪》一部,绘制《灵宪图》一份。
南北朝著名的数学家和天文学家祖冲之,他一生中有许多科学贡献,其中之一是从理论和实践上对传统冬至测量方法做了重大改进。为了得到准确冬至时刻,他曾经“亲量圭尺,躬察仪漏,目尽毫厘,心穷筹策”(《宋书本·历志》),精心进行测算。他的努力不仅导致了新的测算方法的产生,而且在回归长度测定上也取得了重大成就。根据他的测算,一个回归年的长度是365.2428日,这一数据非常精密,一直到700多年后才出现更精密的数据。
当人类有了天文望远镜后,发现了月球上的环形山、月海、山脉和月谷,知道月球表面同样是高低起伏的。随着几十年空间探测的发展,人类还了解月球表面的地形概况。每当夜幕降临,一轮明月上升夜空,皎洁的月光洒满大地,让人们产生无数情思遐想。尤其是每月的农历十五或十六,满月挂在夜空,看上去好似一个圆球。古代诗人苏轼更是对月亮倍加青睐,“明月几时有,把酒问青天。”都称得上是脍炙人口的咏月佳句。
元代著名天文学家郭守敬为了精准汇集天文数据,以备制定新的历法,精心设计制造了一套天文仪器,制定的《授时历》是世界上最先进的一种历法;并于元十三年(1276年)所建立河南省登封观星台是世界著名的古天文台遗址。近年来,有关部门曾对它做了测量,发现它的石圭方位与当地子午线几乎完全一致。
北京古观象台位于北京建国门立交桥西南角,始建于明朝正统年间,是世界上古老的天文台之一。它以建筑完整、仪器精美、历史悠久和在东西文化交流中独特的地位而闻名于世。台上陈设有简仪、浑仪和浑象等大型天文仪器。台下陈设有圭表和漏壶。清代康熙和乾隆年间,天文台上先后增设了八件铜制的大型天文仪器。它们不仅是实用的天文观测仪器,还是举世无双的历史文物珍品。
现代中国航天事业的发展更倚重现代计量
计量可以有效促进实现管理现代化和生产技术的进步,它是保证航天工程质量的重要基础。航天基地生产过程中,原材料进厂,都需要做大量的各种物理量、几何量、化学量的计量测试,它所提供的数据是原料合格的重要保证。随着我国科学技术的进步,新型复合材料具有更多的优点,给我国航天事业的发展带来了新的契机。而这些新型符合材料的各种参数必须要有相应的计量器具进行检测。质量提升,计量先行。
中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”在1970年4月24日发射上天,其总重量为173千克。卫星运行轨道距地球最近点为439千米,最远点为2384千米,标志着中国人民自力更生问天成功。
神舟一号飞船在1999年11月20日发射成功,迄今为止,我国共发射了十一次神舟飞船。载人飞船游太空,成功登月足迹,空间对接筑宫阙,深空探测奇迹,每一部神舟飞船都承载着亿万中华儿女的航天梦。在宇宙的探索中又迈上了更高的一步。
天眼:楼高百尺,可摘星辰
辛丑年三月,笔者和计量工程师黄耀天前往贵州省平塘县航天小镇,参观了中国天眼科普基地。世界最大的口径球面射电望远镜,口径500米,有近30个足球场的接收面积,主反射面的面积达25万平方米。巨大的“铝锅”并非呆滞不动,发射面根据观测需要瞬时变形,一个500米跨度的望远镜,控制精度却要达到2毫米,这项技术让FAST成为目前世界上唯一能够变形的射电望远镜。
我们站在FAST景观台,真正走进了中国天眼,才能感受到这个人工建筑的广阔与巍峨,惊叹人类的巧夺天空浩大工程。领略世界最大的单口径球面射电望远镜。带领我们去了解最神秘的宇宙,最莫测的未来。景观台有三层,在三层的景观台上,一览不同角度的“大锅”。中国天眼精准的力学设计,十分巧妙利用了贵州天然的喀斯特漏斗洼地的独特的地形条件,在洼地内铺设4450块反射面单元组成500米球冠状主动反射面,是“铝制冲孔面板。”用它们拼接好,铝骨铮铮,胸怀宇宙的望远镜主动反射面。百米高端的6个支撑塔是臂膀,柔性钢索是肌肉,光纤是神经,它们支撑着馈源舱,无论何时都可移动到精确的位置,正所谓:楼高百尺,可摘星辰。
探索宇宙是人类永恒的梦想,为了实现梦想,人们借助现代科技的力量,不断向深空进发,取得了显著的进展。中国天眼让边远闭塞的黔南喀斯特山将变成世人瞩目的国际中心,是一个飞跃般提升的奇迹,成为贵州向世界展现的窗口。中国天眼科普基地将推进全国的科普工作,教育青少年认识到天文事业在很大意义上属于基础科学的研究,这是一种科学追求,在当今社会尤为重要,它有助于培养专门人才,提高人类的智力水平。同时也是一个国家综合国力和国际威望的体现。
中国古代度量衡走至中国现代计量,天文学一直在依依相伴,从不缺位,这其实也是一种科学的追求。而天文学与度量衡、计量之间的孜孜以求,使得我们成为这个星球上看得最远、最宽、最深的人种之一,目极八荒,以至于心游万仞。