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汤若望以他的数理天文学知识得到朝廷官员们的赏识。
他到北京不久,就成功地预测了1623年10月8日出现的月食。
1624年9月,他又准确地预测了月食。
还用了一种罗马关于月食计算的方法,计算了北京子午圈与罗马子午圈的距离。
为此,他写了两篇关于日食的论文,印刷分赠给各官员并送呈给朝廷。
1627年,汤若望被派到西安接替金尼阁的传教工作。
他在西安城内建立了一座小教堂,除了开展宗教活动外,他始终坚持科学研究。
他研究了从西安通向中亚、中东和欧洲的交通道路问题。
为此,他不断向过往商人、到北京向中国朝廷进贡的附件小国的使团,打听和记录他们行走的路线,经过的国名、地名、驿站名以及来往商品的名称、贸易状况等等。
他据此写山详细的研究报名,寄往欧洲。
他还花了不少时间考察了欧洲长期争论不休的契丹,和北部中国的关系问题,理清了在中国的北部并没有所谓契丹的地方。
旧日所谓“汗巴利可城“是蒙古语对北京的称谓。
在地图上应置于北纬40度,而竟置于50度以上,位置太靠北了。
他这些观点和利玛窦是一致的。
1629年《远镜说》刊印。
成为传播光学和望远镜制造技术的奠基性著作,对后世有重要影响。
1630(崇祯三年),由礼部尚书徐光启疏荐,回京供职于钦天监,译著历书,推步天文,制作仪器。
同时,利用向太监讲解天文的机会,在宫中传播天主教,受洗入教的有御马监太监庞天寿等。
汤若望在历局期间,还同中国学者合作翻译了德国矿冶学家阿格里科拉于1550年撰写的论述16世纪欧洲开采、冶金技术的巨著“矿冶全书“,中译本定名为“坤舆格致“。
1634(崇祯七年),协助徐光启、李天经编成《崇祯历书》一百三十七卷。
又受明廷之命以西法督造战炮,并口述有关大炮冶铸、制造、保管、运输、演放以及火药配制、炮弹制造等原理和技术,由焦勖整理成《火攻挈要》二卷和《火攻秘要》一卷,为当时介绍西洋火枪技术的权威著作。
1636(崇祯九年),汤奉旨设厂铸炮,两年中铸造大炮20门
1638年,为谋取天主教在各省的合法地位,奏请崇祯赐“钦褒天学“四字,制匾分送各地天主堂悬挂。
1644(清朝顺治元年),清军进入北京。
汤若望以其天文历法方面的学识和技能受到清廷的保护,受命继续修正历法。
汤若望多次向新统治者力陈新历之长,并适时进献了新制的舆地屏图和浑天仪、地平晷、望远镜等仪器,而且用西洋新法准确预测了1644(清朝顺治元年)农历八月初一丙辰日食时,初亏、食甚、复圆的时刻,终于说服当时的摄政王多尔衮,决定从顺治二年开始,将其参与编纂的新历颁行天下。
他用西法修订的历书(就是《崇祯历书》的删节版)被清廷定名《时宪历》,颁行天下。
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