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祖冲之测量出冬至时刻 冬至日是怎么被计算出来的?(2)


    
    祖冲之是通过对冬至日时刻的研究,取得科学突破的。祖冲之仔细研究了每日影长的变化规律,利用冬至日前后影长对称的关系,提出了确定冬至日时刻的新方法,该方法不受阴云蔽日不能测量日影的影响,能求出冬至时刻,此法为后世长久沿用。
    在古代,要进一步提高历法的精度,必须从冬至时刻的测量方法上改进。西汉以后,古代天文学家已经习惯使用“八尺高表”,来测定冬至的日期。但是,用“八尺高表”简单地进行测量,并不能得到理想的结果。祖冲之首先从观测技术上改进,提高观测精度,由于冬至前后的影长变化不太明显,这给冬至时刻的准确测定带来困难,更重要的是简单的测量只能得到冬至发生的日期,而不能得到一天中什么时刻是冬至。
    祖冲之想出一个新的方法,他不直接观测冬至那天日影的长度,而是观测冬至前后二十三四日的日影长度,再取它们的平均值,求出冬至发生的日期和时刻,又由于离开冬至日远些,日影的变化就快些,所以这一方法提高了冬至时刻的测定精度,使用这种观测方法的,祖冲之是世界第一人。
    祖冲之制定的《大明历》的岁(一年),实取365.2428日,比元代郭守敬的《授时历》,仅差0.0002日,这在当时来说是很精密的。一直到了南宋以后,才有人达到或超过祖冲之的观测水平。
    冬至日期(东八区)的计算公式:(YD+C)-L
    公式解读:Y=年数后2位,D=0.2422,L=闰年数,21世纪C=21.94,20世纪=22.60。
    举例说明:2088年冬至日期=[88×0.2422+21.94]-[88/4]=43-22=21,12月21日冬至。
    例外:1918年和2021年的计算结果减1日。

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