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人类首次测量珠峰高度的仪器藏在故宫

来源:科技日报2019-10-12 09:44

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  图为铜镀金矩度全圆仪

  今年国庆期间,主旋律影片因内容生动、激发人们爱国热情而受到观众热捧。其中之一的《攀登者》讲述了1960年5月25日,我国登山队成功从北坡登顶珠穆朗玛峰,完成人类首次北坡登顶珠峰的故事。

  众所周知,珠穆朗玛峰是世界最高峰,海拔高度8844.43米,而实际上人类首次测量珠穆朗玛峰高度的国家也是我国。康熙帝亲政后,先后进行了平三藩、收复台湾、讨伐准噶尔的战争,地图在战争中发挥了重要作用。但他发现朝廷使用的地图有的与实际不符。在传教士张诚、巴多明的建议下,康熙决定开始重新测定全国地图,其中就包括对珠穆朗玛峰高度的测定。清康熙五十三年,清政府从北京派出曾在钦天监(古代皇家天文台)学过数学的理藩院主事胜住、喇嘛楚尔沁藏布和兰本占巴,专程进入西藏地方测绘地图。他们在当时交通极为困难的条件下,直接深入到珠穆朗玛峰下,采用经纬图法和桑逊投影法(由法国人桑逊于1650年所创,即在投影图上,纬线是平行直线,间距相等;中央经线为直线,其他经线投影后为正弦曲线,其表象为对称于中央经线的曲线),对它的位置和高度进行过初步的测量和绘图,比例尺1:130万。在三年后完成的《皇舆全览图》上,便明确地标上了珠穆朗玛峰的位置,并定名为“朱母郎马阿林”。

  在这幅地图上,珠穆朗玛峰以山形符号标出,“朱母郎马阿林”的位置,放在北纬26度40分、西经29度10分(约合现在东经87度18分),限于当时的条件和技术,和现在经过测量所得的经纬度结果(北纬27度59分、东经88度5分)有出入,而图上山川地势的相对位置,则是清楚准确的。这份地图,可以说是关于珠穆朗玛峰最早的历史文献。

  康熙下令测定珠穆朗玛峰高度时,采取了很多在当时极为先进的大地测量仪器,如测量水平角的三角形测量仪、双半圆仪、矩度全圆仪等;测量方位角的双千里镜罗盘仪、四定表全圆仪、四游千里镜罗盘仪、半圆罗盘仪等;测量物体距地平的高度及水平角的御制矩度象限仪、铜镀金象限仪、铜镀金双千里镜象限仪等;测量两地之间距离和测绘一个地段的平面图的平板仪;以及测量中必备的步弓尺、指南针、套式测绘仪器等。部分仪器至今还妥善地保存在故宫博物院里。

  四游标半圆仪造于康熙五十三年,清宫内务府造办处制作,由基座、立柱(高度可调)、半圆盘、游标和罗盘仪(指南针)组成。使用时,将游标与所测物体相交成三角形,应用比例关系可获得被测物体的高度或距离。

  铜镀金矩度全圆仪:为18世纪欧洲制造,总高30厘米,由基座、立柱、圆盘(直径20厘米)、游标、罗盘、铅垂线和矩尺组成。圆盘在1/4位置设有立耳,盘面上有直径为18厘米的游标穿过圆心,游标上有罗盘,罗盘内刻有360度标记。另仪盘一侧有长20厘米的矩形尺,尺子上刻有1度到120度的标记。使用时,通过调整悬挂的铅垂线与底座的旋钮来定水平,然后分别将两个游标对准两个观测目标,其夹角即为所测水平角。将圆盘竖直安放时,还可测仰角。

  铜质御制方矩象限仪为清康熙时期造办处制作,由底座、立柱(可调)、方盘(边长32厘米)、罗盘仪、游标、瞄准器、铅垂线组成。使用时,可利用铅垂线来确定高耸物体的顶部,利用罗盘来确定南北方向,利用瞄准器对准目标,因而可获得所测物体的高度和与参照物的水平角。

  正是采用上述大地测量仪器,使得我国早在300多年前就首次完成了珠穆朗玛峰高度的测量,并定位于我国境内。这是人类历史上测量珠穆朗玛峰的首次突破,也反映了我国古代大地测量仪器和测量技术在国际上的领先地位。(周 乾)

  (作者系故宫博物院研究馆员)

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