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文化頻道 > 藝術

人類首次測量珠峰高度的儀器藏在故宮

來源: 科技日報
2019-10-12 09:28 
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  圖為銅鍍金矩度全圓儀

今年國慶期間,主旋律影片因內容生動、激發人們愛國熱情而受到觀眾熱捧。其中之一的《攀登者》講述了1960年5月25日,我國登山隊成功從北坡登頂珠穆朗瑪峰,完成人類首次北坡登頂珠峰的故事。

眾所周知,珠穆朗瑪峰是世界最高峰,海拔高度8844.43米,而實際上人類首次測量珠穆朗瑪峰高度的國家也是我國。康熙帝親政后,先后進行了平三藩、收復臺灣、討伐準噶爾的戰爭,地圖在戰爭中發揮了重要作用。但他發現朝廷使用的地圖有的與實際不符。在傳教士張誠、巴多明的建議下,康熙決定開始重新測定全國地圖,其中就包括對珠穆朗瑪峰高度的測定。清康熙五十三年,清政府從北京派出曾在欽天監(古代皇家天文臺)學過數學的理藩院主事勝住、喇嘛楚爾沁藏布和蘭本占巴,專程進入西藏地方測繪地圖。他們在當時交通極為困難的條件下,直接深入到珠穆朗瑪峰下,采用經緯圖法和桑遜投影法(由法國人桑遜于1650年所創,即在投影圖上,緯線是平行直線,間距相等;中央經線為直線,其他經線投影后為正弦曲線,其表象為對稱于中央經線的曲線),對它的位置和高度進行過初步的測量和繪圖,比例尺1:130萬。在三年后完成的《皇輿全覽圖》上,便明確地標上了珠穆朗瑪峰的位置,并定名為“朱母郎馬阿林”。

在這幅地圖上,珠穆朗瑪峰以山形符號標出,“朱母郎馬阿林”的位置,放在北緯26度40分、西經29度10分(約合現在東經87度18分),限于當時的條件和技術,和現在經過測量所得的經緯度結果(北緯27度59分、東經88度5分)有出入,而圖上山川地勢的相對位置,則是清楚準確的。這份地圖,可以說是關于珠穆朗瑪峰最早的歷史文獻。

康熙下令測定珠穆朗瑪峰高度時,采取了很多在當時極為先進的大地測量儀器,如測量水平角的三角形測量儀、雙半圓儀、矩度全圓儀等;測量方位角的雙千里鏡羅盤儀、四定表全圓儀、四游千里鏡羅盤儀、半圓羅盤儀等;測量物體距地平的高度及水平角的御制矩度象限儀、銅鍍金象限儀、銅鍍金雙千里鏡象限儀等;測量兩地之間距離和測繪一個地段的平面圖的平板儀;以及測量中必備的步弓尺、指南針、套式測繪儀器等。部分儀器至今還妥善地保存在故宮博物院里。

四游標半圓儀造于康熙五十三年,清宮內務府造辦處制作,由基座、立柱(高度可調)、半圓盤、游標和羅盤儀(指南針)組成。使用時,將游標與所測物體相交成三角形,應用比例關系可獲得被測物體的高度或距離。

銅鍍金矩度全圓儀:為18世紀歐洲制造,總高30厘米,由基座、立柱、圓盤(直徑20厘米)、游標、羅盤、鉛垂線和矩尺組成。圓盤在1/4位置設有立耳,盤面上有直徑為18厘米的游標穿過圓心,游標上有羅盤,羅盤內刻有360度標記。另儀盤一側有長20厘米的矩形尺,尺子上刻有1度到120度的標記。使用時,通過調整懸掛的鉛垂線與底座的旋鈕來定水平,然后分別將兩個游標對準兩個觀測目標,其夾角即為所測水平角。將圓盤豎直安放時,還可測仰角。

銅質御制方矩象限儀為清康熙時期造辦處制作,由底座、立柱(可調)、方盤(邊長32厘米)、羅盤儀、游標、瞄準器、鉛垂線組成。使用時,可利用鉛垂線來確定高聳物體的頂部,利用羅盤來確定南北方向,利用瞄準器對準目標,因而可獲得所測物體的高度和與參照物的水平角。

正是采用上述大地測量儀器,使得我國早在300多年前就首次完成了珠穆朗瑪峰高度的測量,并定位于我國境內。這是人類歷史上測量珠穆朗瑪峰的首次突破,也反映了我國古代大地測量儀器和測量技術在國際上的領先地位。

(作者系故宮博物院研究館員  周 乾)

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