元世祖忽必烈即位以前，就重視吸收漢族的讀書人，幫助籌畫朝政大事。
他重用一個漢 族謀士劉秉忠。
忽必烈稱帝和定國號為元，都是劉秉忠的主意。
後來，劉秉忠又向忽必烈薦 引了一些朋友、學生，也一個個擔任了元朝初年的重要官員。其中有一個是元代著名科學家 郭守敬。
郭守敬是邢州（今河北邢臺）人。他祖父郭榮學識淵博，不但通曉經書，對數學、天 文、水利等都有研究。
郭守敬少年時候，在祖父的影響下，對科學發生濃厚的興趣。那時 候，劉秉忠和他的朋友張文謙等正在邢州西南紫金山講學，郭榮把他孫子送到劉秉忠那裏學 習。
郭守敬在那裏認識了許多愛好科學的朋友，學問就長進得更快。
忽必烈統一北方以後，為了發展農業生產，決定整治水利，徵求這方面的人材。
張文謙 把郭守敬推薦給忽必烈，忽必烈很快就在開平（今內蒙古正藍旗東）召見郭守敬。
郭守敬對 北方水利情況十分熟悉，當時就提出六條整治水利的措施。
忽必烈聽了十分滿意，每聽完一 條，就點頭贊許。最後，他很感慨地說：“讓這樣的人去辦事，才不會是擺空架子吃閒飯的
呢。”接見以後，就派郭守敬擔任提舉各路河渠的職務，經辦河道水利的事。
過了兩年，郭守敬又被派到西夏一帶去整治水利。
那裏經過多年戰亂，河道淤塞，土地 荒蕪，生產遭到嚴重破壞。郭守敬到了西夏，經過詳細勘察以後，發動民工疏浚了一批原有 的管道、水壩，還開挖了一些新河道。
不出一年時間，這一帶九百多萬畝農田灌溉暢達，糧 食豐收，百姓的生活也都改善了。
為了加強大都到江南的交通運輸，忽必烈又派郭守敬去勘測水路交通情況。
經過郭守敬 的勘測、設計，不但修通了原來的運河，還新開鑿了一條從大都到通州的通惠河，這樣，從 江南到大都的水路運輸，就暢通無阻了。
元世祖滅南宋以後，更加重視農業生產的恢復。
農業生產要利用曆法。過去，蒙古一直 使用金朝頒佈的曆法，這種曆法誤差很大，連農業上常常使用的節氣也算不准。
元朝征服江 南以後，南方用的又是另一種曆法，南北曆法不一樣，更容易造成紊亂。
元世祖決定統一制 訂一個新曆法。他下令成立了一個編訂曆法的機構，名叫太史局（後來叫太史院）。
負責太 史局的是郭守敬的同學王恂。
郭守敬因為精通天文、曆法，也被朝廷從水利部門調到太史 局，和王恂一起主辦改曆工作。
修訂曆法工作一開始，郭守敬就提出：研究曆法先要重視觀測，而觀測必須依靠儀錶。
原來從開封運來的有一架觀察天象的大型渾天儀，已經陳舊不堪，得不到可靠的資料。
郭守 敬設計一套新的儀器。
他覺得原來的渾天儀結構複雜，使用不方便，還創制了一種結構比較 簡單、刻度精密的簡儀。
他製作的儀器，精巧和準確程度都比舊的儀器高得多。
有了好的儀 器，還要進行精確的實地觀測。
西元１２７９年，郭守敬在向元世祖報告的時候，提出在太 史院裏建造一座新的司天臺，同時在全國範圍進行大規模的天文測量的打算。這個大膽的計 劃馬上得到元世祖批准。
經過王恂、郭守敬等一起研究，在全國各地設立了二十七個測點。
最北的測點是鐵勒 （在今西伯利亞的葉尼塞河流域），最南的測點在南海（在今西沙群島上），選派了十四個 監候官員分別到各地進行觀測。
郭守敬也親自帶人到幾個重要的觀測點去觀測。
各地的觀測 點把得到的資料全部匯總到太史局。郭守敬根據大量資料，花了兩年的時間，編出了一部新 的曆法，叫《授時曆》。
這種新曆法，比舊曆法精確得多。
它算出一年有３６５．２４２５ 天，同地球繞太陽一周的時間，只相差２６秒。
這部曆法同現在通行的格裏曆（即西曆）一 年的週期相同。但是郭守敬的《授時曆》比歐洲人確立西曆的時間要早三百零二年。
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