古代人是怎麼進行天文測量的？

祖沖之精確測出回歸年長度，弟谷精確測量出火星運行周期等等。他們是怎麼做到的？使用什麼儀器，原理是什麼？
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以下是我最想知道怎麼測量的。

• 回歸年
• 朔望月
• 地日距離
• 火星公轉周期
• 歲差

回歸年
回歸年其實好測……真的。準確的測量回歸年首先要測冬至時刻——當然其實春秋分更好一些。原因：http://zhuanlan.zhihu.com/dreaml5000/20082328
至少更容易測准。古代西方測春分點，中國測冬至點。

冬至點是測日影。然後根據測量數據擬合。然後找到哦極值點，就是冬至時刻。

當然，根據數學水平不同，擬合方式也不同。在很長一段時間裡面中國使用近似直線的方法。
劉宋祖沖之曾經取冬至日前後23、24天的晷影長度，折算求得中點，當作冬至日期，而且通過每天影子長度差異，計算冬至時刻。宋代周琮則用立冬和立春二天的影子來測算，他認為離冬至日比較遠，天數差得多，比較容易推算。《紀元歷》之後的曆法，把計算方法做的更加詳細，但是本質都是祖沖之的方法。
準確求得兩次冬至點具體時間，然後除以年數，就可以得到平均的回歸年長度。如果記錄時間足夠長，誤差就會變小。
我們常說元代郭守敬測出回歸年長度為365.2425日。他實際上使用了劉宋開始的長期數據。通過加測量長度，大大減小了誤差。

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朔望月
朔望月的原理其實差不多。月相變化比回歸年更加明顯，也更加短。這就使得……測朔望月周期實際上特別容易測出來。

比如昨天：2016年1月24日是滿月。然後2004年1月7號也是滿月。整整4400天！
149個朔望變化。
那麼一個朔望周期是4400/149=29.53020134228188（實際：29.53059）
關鍵是，差一兩天根本對精度影響非常小……

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歲差
冬至點/春分點的退行而認識到的歲差，其實不過是恆星年和回歸年之間的差值罷了……
觀測某一固定恆星上中天的時間其實就可以測恆星年。印象里西方哪個神廟有測恆星年的裝置。
是中天方向——也就是子午線方向的狹縫。算出來和回歸年一減就是了。