沈括是什么人物?( 五 )


据沈括记载,鄜州、延州境内产石油,当地人常采集到瓦罐里,用于照明 。这种油形似纯漆,燃起来像烧麻杆 , 并冒着很浓的烟,能把帐篷都熏黑 。沈括将其命名为石油,并以石油碳黑制墨,光泽、亮度方面都很理想,于是就大量制造,并命名为“延川石液”,苏轼用后评价“在松烟之上” 。
4.4、天文
改进仪器
浑仪是测量天体方位的仪器,经过历代的发展演变,到北宋时,结构十分复杂,使用起来很不方便 。沈括对此作了很大改进:取消了浑仪上不能正确显示月球公转轨迹的月道环,放大了窥管口径,使其更便于观测极星,既方便了使用 , 又提高了观测精度 。元世祖至元十三年(1276年),郭守敬创制的新式测天仪器——简仪,就是在这个基础上产生的 。
漏壶是古代测定时刻的仪器,沈括对漏壶也进行了改革 , 把曲筒铜漏管改做直颈玉嘴,并且把它的位置移到壶体下部 。这样流水更加通畅,壶嘴也坚固耐用多了 。
沈括还制造了测日影的圭表,他意识到了蒙气差对测量精度的影响 , 主张采用三个候影表来观测影差,以克服蒙气差对精度的影响,据此制成的新式圭表 , 提高了北宋圭表测影的技术水平 。
天象观测
沈括对天象进行细致的观测,取得了一些新的发现与观测结果 。例如,沈括用晷、漏观测发现了真太阳日有长有短 。经现代科学测算 , 一年中真太阳日的极大值与极小值之差仅为51秒 。
沈括还详细观察了五星运行轨迹和陨石坠落时的情景 ;并为测量北极星与北天极的真实距离设计了窥管 , 每夜3次 , 连续三月,得200余图,得出当时极星“离天极三度有余”的粗测结论 。
改革历法
熙宁五年(1072年),沈括提举司天监,发现《大衍历》沿袭至宋已落后实际天象五十余刻,遂破格提拔卫朴改革旧历;熙宁八年(1075年),《奉元历》修成颁行 。新历法改动了闰月和朔日的设置:熙宁十年冬至的临界时分原用午时,新历改用子时;闰十二月改为闰正月,以补算岁日朔日 。
晚年时,沈括大胆革新,进一步提出了《十二气历》 , 以代替阴阳合历 。按中国古代历法,阴历和阳历每年相差11天多 , 虽采用置闰的办法加以调整 , 仍有很多缺陷 。沈括发明的新历,不用闰月;不以月亮的朔望定月,而参照节气定月;一年分为12个月,每年的第一天定为立春,这样既符合天体运行的实际,也有利于农业活动的安排 。900 年后,英国气象局用于统计农业气候的 《萧伯纳历》,其原理也与《十二气历》相同 。
4.5、地理
地形学
沈括根据太行山岩石中的生物化石和沉积物 , 分析出华北平原过去曾是海滨,今已东距大海已千余里,而华北平原是由黄河、滹沱河、涿水、桑乾河等冲积形成的 。这是对华北平原成因(冲积平原)最早的科学解释 。
沈括根据峭拔险峻的雁荡诸峰顶部在同一平面上的现象,推断雁荡山是由流水侵蚀作用而形成:流水将疏松破碎的岩石、土壤等冲走,留下坚硬、固结而耸峭的山峰 。这种“流水侵蚀作用”的看法是十分正确的,直到18世纪末 , 英国的赫顿在《地球理论》一书中才提出类似观点,比沈括晚了约700年 。
沈括还详细记录了各地发现的化石、并根据化石来推究古代气候的变迁,解释虹的大气折射现象,科学地描述了龙卷风生成的原因、形态和破坏威力,用月亮的盈亏来论证日、月的形状及海潮与月球的关系等等 。沈括对自然地理的研究,在许多方面都走在了当时世界的前列 。