1276年元軍攻下南宋都城臨安后，忽必烈打算編修新王朝自己的歷法，設立太史局（后改太史院），任命王恂為太史令，負責組織工作，把金、宋兩朝司天監的人員集中到大都（今北京），再加上新選拔的一些人才，組成了一支龐大的也是最為先進的天文學隊伍，郭守敬就是其中之一。至元十六年（1279）春，在大都東城墻開始興建大都天文臺，郭守敬開始負責儀器與觀察，后來擔任第二任太史令。天文臺分3層，高達7丈，第一南屋是太史令等天文臺負責人的辦公室，向東的房間是負責推算的工作人員的辦公室，向西的房間是負責觀測和計時的工作人員的辦公室，向北的房間為儀器儲藏室。僅推算、測驗、漏刻三局就有70人。第二層按離、巽、坤、震、兌、坎、乾、艮八方分成8個房間。它們分別是觀測準備室、圖書資料室、天球儀和星圖室、漏壺計時室、日月行星室、恒星室等專業工作室。最上一層為觀測臺，北有簡儀，中有仰儀，西有圭表，東有玲瓏儀，南邊是印歷工作局、神廚和算學的建筑�？梢娫�大都天文臺規模宏大，人員眾多，組織嚴密，設備齊全。更令人注目的是該臺擁有大量先進的觀測儀器。據《元史》記載，有玲瓏儀、簡儀、渾天象、仰儀、劉表、立運儀、證理儀、景符、窺幾、日月食儀、星晷定儀、候極儀、懸正儀、正方案和座正儀等。其中由郭守敬設計制作的就多達13件，其中最著名的簡儀，它是對傳統渾儀進行重大革新，是一臺用一高一低兩個支架支撐起極軸的赤道儀，集測赤道坐標和地平坐標于一體，開創了在儀器上同時設置使用附加設備的先河，并一改傳統的圓周分割法，將一圓周分成3600份，使刻度與讀數更加精確和方便。該儀也是首次采用滾柱軸承的機械。仰儀可從儀器上讀出太陽的去極度、時角和地方真太陽時，特別是發生日食時，日食全過程以及各階段的位置和時刻，均可連續記錄下來。仰儀解決了以前觀測太陽時觀測者光芒刺眼的苦惱，使仰視觀測變為俯視觀測，這些儀器在當時世界上是十分先進的。
郭守敬（1231～1316），字若思，順德邢臺（今屬河北）人，是元代杰出的天文學家、儀器制造家和水利工程專家。他創制了簡儀、仰儀等天文儀器；在整理總結新歷法《授時歷》的基礎上完成《推步》、《立成》、《歷議》等著作；同時還為北京通惠河的水利建設作出了巨大的貢獻。

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中國現存最早的天文臺
元朝初年（距今約700年），位于今河南省登封市東南15公里的登封觀星臺建成。觀星臺為磚石混合建筑結構，由盤旋踏道環繞的臺體和自臺北壁凹槽內向北平鋪的石圭兩個部分組成。臺體四壁用水磨磚砌成，呈方形覆斗狀。臺統高12.62米，其中臺主體高9.46米，臺頂小室高3.16米。此小室為明嘉靖七年（1528）修葺時所建。臺四壁明顯向中心內傾，表現出中國早期建筑的特征。臺下北壁設有對稱的兩個踏道口，人們可以由此登臨臺頂。踏道以石條筑成，四隅各有水道小孔，用以導泄臺頂和踏道上的雨水，水道出水口雕成石龍頭狀。石圭又稱“量天尺”，用來度量日影長短，據此來劃分節氣和四季。它的表面用36方青石板接建平鋪而成，下部為磚砌基座，長31.19米。石寺居子午方向，圭面刻有兩股水道。水道南端有注水池，北端有泄水池。登封觀星臺是一座具有測影、觀星和記時等多種功能的天文臺，也是中國現存最早的天文臺。據實地測驗，采用針孔成像法以橫梁在石圭上的投影來確定日影長，可準確到正負0.2厘米，相當于太陽頂距誤差1/3角分，比晚于此臺300年的西方最精密的天文觀測還要精確。

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《授時歷》
至元十七年（1280），許衡、郭守敬等人奉詔編成新的歷法《授時歷》。第二年元世祖忽必烈詔令頒行全國。這是當時世界上最精確的歷法之一�！妒跁r歷》根據郭守敬等創制的各種新儀器進行精密天文觀測，考證了7項天文數據；計算出5項日月運行的新數據；采用郭守敬首創的弧矢割圓術來計算太陽黃道與赤道積度；采用百進位制表示小數部分，提高計算精度；廢棄上元積年法，以至元十八年冬至時刻為歷法歷元；推算回歸年長度為365.2425日，與現行公歷相同，比歐洲格里高利歷早300多年，反映了測量的高水平，也說明《授時歷》有很高的精度�！妒跁r歷》是中國歷史上最著名的歷法之一，也是中國古代使用時間最久的一種歷法，它在元明兩代一共使用了364年。
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