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郭守敬纪念馆

元朝初年沿用过去金国的《重修大明历》。这个历法是金世宗大定二十年（1180年）修正颁行的。用了几十年后，误差积累已经相当严重，所以发生了好几次天文预推与实际天象不符的事，再一次修订势在必行而且十分紧迫。

元至元八年（1271年），元世祖忽必烈建立元朝，决定在今天的北京建立都城，即元大都。

至元十三年（1276年），元朝决定修订历法，下令在京城里组织历局，调动了全国各地的天文学者。

实际负责历局事务的是精通天文、数学的王恂。王恂想到了好友郭守敬。郭守敬不仅通晓天文，而且长于制造天文仪器。郭守敬在王恂的推荐下，参加了修历工作。

修订历法首先需要一批精密的天文观测仪器。当时京城里的天文仪器都是过去金国的遗物，其中浑仪是当年金国占领北宋京城汴京（今开封）以后，从那里搬运到金国中都（今北京）来的。

在这种情况下，郭守敬首先组织制造了一套精密的天文仪器，有简仪、仰仪、圭表、景仪、候极仪、玲珑仪等十多种天文仪器，这是当时最为先进、精准的仪器。

郭守敬天文成就展示

比如圭表。圭表中的“表”是一根垂直立在地面的标杆或石柱；“圭”是从表的底部以水平位置伸向北方的一条石板。每当太阳转到正南方向的时候，表影就落在圭面上。量出表影的长度，就可以推算出冬至、夏至等各节气的时刻。表影最长的时候，冬至到了；表影最短的时候，夏至来临了。

这种仪器看起来极简单，但实际上对精度要求十分高。

首先是表影边缘并不清晰，阴影越靠近边缘越淡，到底什么地方才是影子的尽头，这条界线很难划分清楚。影子的边界不清，影长就量不准确。

其次是测量影长的技术不够精准，古代量长度的尺一般只能量到分，往下可以估计到厘，即十分之一分。按照几千年的传统方法，测定冬至时表影的长度，如果量错一分，就足以使按比例推算出来的冬至时刻有半个至一个时辰（一个至两个小时）的出入。这是很大的误差。

还有，旧圭表只能观测日影。星、月的光弱，旧圭表不能观测星影和月影。

郭守敬制造的圭表，解决了以前圭表中存在的问题，大大提高了圭表的精确度。这就为修历工作奠定了坚实的技术基础。

修订历法的第二步就是进行天文观测，获取准确天文数据。

郭守敬同一位来自尼泊尔的建筑师阿尼哥一起在京城修建了观星台，台上安置了郭守敬制造的先进天文仪器。历法制订工作所进行的天文观测，主要是两类。一类是测定二十四节气，特别是冬至和夏至的确切时刻，用的仪器是圭表。另一类是测定天体的位置，应用的主要工具是浑仪。

进行这两类观测，观测的地点越多，测出的数据越准确。

郭守敬除在京城进行观测外，至元十四年（1277年）左右，他向朝廷建议，组织一次全国范围的大规模的天文观测。元世祖忽必烈接受了他的建议，派14名天文学家，到京城以外的26处地点进行了天文观测，“东至高丽、西极滇池、南逾琼崖、北尽铁勒”，历史上把这项活动称为“四海测验”。这次测量最北的测量点位于西伯利亚的北纬64.5度，最南的测量点位于南海的黄岩岛，至元十六年（1279年），郭守敬亲自到了黄岩岛主持观测。

这是有史以来最大规模的天文学实际测量工作，规模之大，在世界天文学史上也是少见的。

纪念馆内部

通过一系列精准的天文测量，郭守敬等杰出的科学家历时4年制订完成了《授时历》这部卓越的历法。

至元十七年（1280年），元世祖忽必烈按照“敬授民时”的古语，将修订完成的历法取名为《授时历》。

《授时历》计算简单、精确度高，是当时世界上最先进的一种历法。《授时历》规定回归年长度为365.2425日，比地球绕太阳公转一周的实际时间仅差25.92秒，与现代世界通用的公历完全相同。

《授时历》一直使用到明代，用了364年，是我国历史上使用时间最长的历法。朝鲜、越南都曾采用过《授时历》。欧洲的著名历法《格里高利历》也规定一年为365.2425日，但《格里高利历》是1582年开始使用的，比郭守敬的《授时历》晚了300多年。

郭守敬在天文历法方面的著作有14种105卷。为纪念这位伟大的天文学家，1970年，国际天文学会以他的名字命名月球上的一座环形山。1977年3月，国际小行星中心将一颗小行星命名为“郭守敬小行星”。

郭守敬水利成就展示

中统三年（1262年），时任中书左丞的张文谦推荐31岁的郭守敬主持治理水利，称赞他“习水利，巧思绝人”。

郭守敬很快被元世祖忽必烈召见，当面陈述了他关于治水的六条建议。忽必烈听后大为赞叹道：“任事者如此，人不为素餐矣。”并任命他“提举诸路河渠”。

郭守敬治水主要有两大功绩，一是治理黄河水系，二是创建京城水系。

先说他在西夏（即今宁夏一带）治理黄河水系。

西夏末年，因蒙古与西夏连年征战，水利设施遭到严重破坏，田地荒芜，百姓四处逃难，久负盛名的塞北江南变得疮痍满目。至元元年（1264年），张文谦以中书左丞的身份巡视西夏，全面负责西夏治水工作，时任副河渠使的郭守敬随其前往。

郭守敬沿黄河两岸勘察地势水情，走访百姓，绘制地图，提出“因旧谋新、更立闸堰”的方案，即在疏浚旧渠故道的基础上增开新渠、在渠首建闸坝。这个方案经忽必烈审批后付诸实施。

郭守敬率领民工在不到一年的时间里，修复了长达400余里的唐徕渠和长达250余里的汉延渠，以及正渠10余条、大小支渠68条，圆满完成了疏浚修复河渠的任务。郭守敬治水，使西夏河渠皆通其利，数万顷农田得到了及时灌溉。西夏人民为了感谢郭守敬，在渠上建了郭氏生祠，并立碑记录了此事。

至元二年（1265年），郭守敬升任都水少监。他自西夏返回途中，特地乘舟顺黄河而下，经四昼夜至东胜（今内蒙古托克托），以亲身试航证明了此段黄河可以漕运。同时，他还考察了查泊、兀郎海（今内蒙古乌梁素海）一带，认为这里的许多古渠修复后可以利用，并将此事上奏忽必烈，得到忽必烈的称赞。

至元四年（1267年），忽必烈采纳郭守敬的建议，下令在中兴州（今宁夏银川）至东胜黄河段上设立了10处水上驿站，开通漕运。此段漕运的开辟和水上驿站的设置，便利了西夏粮食外运，改善了西夏与元上都、元大都间的交通，加强了西夏故地与元朝中央的联系。

纪念馆内部

而郭守敬创建北京城内的水系，解决到京城的漕运问题，对当时经济社会发展的贡献就更为重要。

元朝定都北京后，今天什刹海、北海公园的一大片水域称“积水潭”，是京城的中心，皇宫在今天景山公园一带。随着都城的迅速发展，短短的时间里，京城机构林立，人口增至40多万，成了元朝政治、经济中心。京城每年要消耗大量物资，单粮食一项即达几百万石。这些物资多征自南方，怎样使南方的粮食和物资便利地进入京城，成为一个急迫问题。

为解决这个问题，郭守敬做了两件事。

一是于至元二十六年（1289年）将大运河由弯变直。原来大运河是隋唐大运河，从浙江杭州经江苏，在苏北向洛阳拐去，然后从洛阳再向东到山东北部，再向北到北京，这样绕了一个大弯。郭守敬主持挖通山东段的运河，使大运河直线向北直达北京通州，这使从杭州到北京的京杭大运河距离比原来缩短了900公里，使南方的粮食和物资到达京城的时间大大缩短。

二是从京城北部引水并修建通惠河，使到达北京通州的粮食和物资，通过通惠河到达积水潭，即元大都的城中心。

在通惠河开通前，南方的粮食和物资要通过大运河和海运集中到通州，然后主要依靠陆路运输进入元大都。陆路运输费用高、消耗大，而且一到雨季，道路难行。为此，自金代以来，人们就一直想开辟一条运河，使漕运船只直入京师。然而，先后开辟的几条河道都没有成功。

郭守敬经过深入勘察，向忽必烈提出了“白浮泉引水、修建通惠河”的方案。首先引北京北部昌平白浮泉水顺山势向西再向东南到玉泉山，沿途先后收纳了十大泉水，形成了丰沛水源注入瓮山泊（今颐和园昆明湖前身），从瓮山泊再向东南引水经高梁河到积水潭；其次从积水潭向城南过今天的崇文门，再向东到通州，修建164里长的通惠河，将城中心与通州大运河相连。

这样，从京城北部引来大量的水注入通惠河中，使通惠河能够通航，运粮船从通州大运河可直达积水潭。

这个方案提出后，忽必烈非常高兴，给予极高的评价，立即表示：“当速行之”，并下了一道特殊的命令：“丞相以下皆亲操畚锸倡工。”也就是说领导要带头上工地，而且一切还要听从郭守敬安排，“待守敬指授而后行事”。通惠河于至元二十九年（1292年）动工，只用一年半时间即完工。

纪念馆内部

白浮泉引水工程和通惠河建成后，漕运量大增，高峰期每天平均约有130只漕运船往来于通惠河上。这也标志着京杭大运河全线贯通。忽必烈见到积水潭上“舳舻蔽水”，大为高兴，亲赐名“通惠河”，即畅通惠民的意思，还奖赏了郭守敬12500缗（古代计量单位，用于成串的铜钱，每串一千文）。

郭守敬设计的河渠，至今依然是北京水利设施的基础工程，对城市洪涝排水、环境美化起着重要作用。

郭守敬纪念馆所处的西海湿地是今天什刹海的一部分，也是元代积水潭的一部分。今天的什刹海包括前海、后海、西海三块水面，为了与北海、中海、南海“前三海”区别，被称作“后三海”。西海湿地占地10.9公顷，其中水域面积7.4公顷，周边绿地面积3.5公顷，这里风景秀美、幽然宁静，草木繁茂、叶绿花艳，睡莲连绵、芦苇摇曳，潭水清澈、水草丰密，鱼鸭嬉戏、禽鸟飞鸣。湿地周围散落着楼台亭阁、祠堂庙宇、王府宅第。在这里，可以游环湖步道，看野趣无穷。

郭守敬纪念馆就坐落在湿地旁的小山上。这里原是汇通祠的遗址，但建筑无存，1986年在此地重建汇通祠，将其辟为郭守敬纪念馆。郭守敬纪念馆占地800平方米，坐北朝南，南临西海，北靠北二环路，有二进院落。展馆不大，但内容丰富，布展巧妙，引人入胜，特别是面向中小学生展陈，是个很好的研学旅游处。

值得一提的是，在郭守敬的家乡邢台，也有一个郭守敬纪念馆。

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