郭守敬力促中國史上罕見大觀測 最遠達北極圈內（2）

圭表增高　渾儀洗「心」革面

至元十三年（1276年），元世祖遷都大都，下令改訂舊曆，調動了全國各地的天文學者修新曆。負責歷局事務和具體編算工作的是精通天文、數學的王恂。王恂馬上想到了老同學郭守敬，雖然郭守敬一直在都水監從事與水利有關的工作，但他也通曉天文和長於制器。因此，在王恂的推薦下，郭守敬參加了修歷，奉命製造儀器，進行實際觀測。

修歷一開始，郭守敬指出：「歷之本在於測驗，而測驗之器莫先儀錶。」古代曆法制定工作中要求的天文觀測，主要是兩類：一類是測定二十四節氣，特別是冬至和夏至的確切時刻，用的儀器是圭表；一類是測定天體在天球上的位置，應用的工具是渾儀。

圭表中的「表」是一根垂直立在地面的表竿或石柱；「圭」是從表的底部以水平位置伸向北方的一塊石板。每當太陽轉到正南方向時，表影就落在圭面上。量出表影的長度，就可以推算出冬至、夏至等各節氣的時刻。

郭守敬把圭表的表竿加高了5倍，觀測時的表影也加長了5倍。表影加長了，按比例推算各個節氣時刻的誤差大為減少。

渾儀是個不斷轉動的天體圓球。圓球里有許多一重套一重的圓環。圓環有的可轉動，有的不能旋轉。圓環中間夾著一根細長的管子，叫做窺管。把這根細管瞄準某個星球，從那些圓環上就可以推定這個星球在天空中的位置。因為這個儀器的外形像一個渾圓的球，所以稱為渾儀。

郭守敬簡化了渾儀，只保留渾儀中最主要、最必需的兩個圓環系統，並把其中的一組圓環系統分出來，改成另一個獨立的儀器，再把作為固定支架用的圓環全撤除，用一對彎拱形的柱子和另外四根柱子承托著儀器。圓環四面凌空，便於觀測。改良後的儀器，取名「簡儀」，即最早的大赤道儀。在歐洲，這種結構的測天儀器，到18世紀以後才開始從英國流傳開。

郭守敬用簡儀做了許多精密觀測，其中兩項觀測對新曆的編算有重大意義。一項是黃道和赤道交角的測定，另一項是二十八星宿距度的測定。為編製新曆，郭守敬創造了近20種儀器和工具。