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中国测影传统非常源远流长的国家。周髀算经就是系统化测影测量的一本书。
但是各个地方的影长是不是一样?中国的古代天文学家早就发现南北各地的影长不一样,用同样的高度的周髀,正午影长不一样。
“日影千里差一寸”,即南北相距千里,夏至正午量影长度差一寸的说法(见《尚书·考灵曜》和《淮南子·天文训》)
后面的天文学家已经发现这个估计不准确,但是直到一行才有机会进行全国范围的实地测量。测量范围非常大,创下了世界天文学大范围观测的记录,
“这次测量的区域很大:以中原平地为中心,北到北纬51度的铁勒(今俄罗斯贝加尔湖之南的乌兰乌德附近,当时为唐朝辖治的“瀚海都督府”治地),南到北纬16.7度的林邑(今越南中部),南北之间纬度达34度多,直线距离约4000公里之远;共有13处测量地点(见表1)。(据《旧唐书·天文志上》《新唐书·天文志一》)”
最后一行发行,距离和影长并没有一个简单的线性关系,但是一行发现了一个新的观测量,就是北天极高度和两地距离是线性的。一度北极高度差等于131.11公里,现代测量值是110.94。
“大率三百五十一里八十步,而极差一度”
纵观世界天文学物理学的发展一般轨迹,都是先建立可观测量之间的关系,然后提出数学物理模型。比如先有行星轨道和周期的开普勒三定律,再有牛顿定律。 先有原子光谱数据,然后总结出量子力学。
而希腊天文学则恰恰相反,没有什么像样的观测数据,特别是缺乏天文遗址和天文仪器,但是却一把猜到了准确的模型。比如埃拉托色尼测量地球周长,如果这个故事是真的,那希腊天文学的观测就形同儿戏,正午影子的角度就是随便找个方尖碑,两地距离就是随便找个商队打听一下?如果埃拉托色尼真的有地圆说的概念,那应该意识到商队走的很可能不是直线距离,弯弯绕绕的过去比直线距离长几倍?
这种情况是不是一般只有穿越小说才能出现,一个现代人拿着现代天文地理知识,穿越回去给古人显摆一下。