古代中国数学家如何计算太阳直径和日地距离

现在让你计算太阳的直径或者太阳距离地球的长度，你可以实现吗？也许你通过现代设备可以得出答案，但是如果让你回到古代，你有办法可以计算出来吗？

天文历算是古代数学的重要部分。在古代中国，数学家被称作“畴人”，其原意就是指世代从事天文历算的职业者。中国最古老的数学著作《周髀算经》，讲述了西周时期（约公元前1000年）的“畴人”，如何运用勾股定理和比例方法来进行天文计算的故事。

书中人物“陈子”告诉“荣方”：用长8尺（当时的1尺约合23厘米）的空心竹竿对准太阳，则在竿的一端观察到太阳正好掩住竿（另一端）的中孔，由此得到

太阳到地面观察点的距离/太阳直径=竹竿长度/孔径=80：1。

另外，把8尺长的竹竿竖在周王城中一块空地上，当作“表”（也称“髀”）；可以观察到，在每年夏至日正午，表的日影最短，为1尺6寸；并且朝着正南（北）方向，每过1000里，表影就短（长）1寸。于是，在表影长为6尺的那天正午，表正南6万里处日下无影；运用勾股定理和比例方法算出，那时太阳到地面日下无影处的距离为8万里，太阳到王城观测点的距离为10万里；进一步算出，太阳的直径为1250里。

日高图

现在我们知道，太阳到地球的平均距离是14?960万千米，太阳直径是139万千米，所以，日地距离与太阳直径之比约为107:1。

《周髀算经》书影

3000年前古人的计算之所以与现代实际观测值相差很大，主要是因为他们认为大地是平的，尽管他们运用了正确的数学原理。不过，他们测出的日地距离与太阳直径之比的误差还不算太大。

1、故事

圆周率

秦朝和汉朝以前，人们以古率“径一周三”作为为圆周率，也就是说圆的周长是直径的3倍。后来发现古率误差太大，应该是3倍多一点，不过究竟多多少，谁也说不清。直到三国时期，一个叫刘徽的人提出了计算圆周率的科学方法——“割圆术”，他用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长，计算到圆内接96边形时，才求得π约等于3.14，并指出，内接正多边形的边数越多，所求得的π值越精确。祖冲之就在前人的基础上，刻苦钻研，终于精确求出π在3.1415926与3.1415927之间，按照当时的社会状况，π的精确程度已经达到小数点后7位，可以说已经基本满足当时的科学技术要求了。

2、人物简介

祖冲之，（公元429年4月20日-公元500年）汉族人，字文远。祖籍河北范阳遒县(今河北涞水县)，是我国南北朝时期杰出的数学家、科学家。生于刘宋文帝元嘉六年，卒于萧齐昏侯永元二年。祖父祖昌曾任刘宋的“大匠卿”，掌管土木工程；

祖冲之的父亲也在朝中做官。祖冲之从小接受家庭环境的熏陶，学习家传的科学知识。青年时进入华林学省，从事学术活动。一生先后任过南徐州（今镇江市）从事史、公府参军、娄县（今昆山市东北）令、谒者仆射、长水校尉等官职。其主要贡献在数学、圆周率，天文历法和机械四方面。为中国乃至世界文明的进步作出了卓越的贡献。

3、人物评价

数学家祖冲之在天文、历法、数学以及机械制造等方面的辉煌成就，充分表现了我国古代科学的高度发展水平，体现了中国古代文明的先进。

祖冲之，之所以能够取得这样辉煌的成就，并不是偶然的。首先，当时社会生产正在逐步发展，需要有一定的科学成就来配合前进，因而就推动了科学的进步，祖冲之就在这时候取得了天文、数学和器械制造等方面的成绩。其次，从上古到这时候，在千百年的长时期中，已积累了不少科学成果，祖冲之就在前人创造的基础上做出了他的成绩。至于祖冲之个人的认真学习，刻苦钻研，不迷信古人，不畏惧守旧势力，不怕斗争，不避艰难，自然也都是取得杰出成就的重要原因。

本文来自作者[admin]投稿，不代表任际号立场，如若转载，请注明出处：https://www.learnew.com/renji/529.html