Guo Shoujing et son calendrier Shoushi

Les Chinois de l'antiquité étaient depuis longtemps en avance sur le reste du monde en ce qui concerne l'élaboration du calendrier. Dans les légendes, l'empereur Jaune, ancêtre de la nation chinoise, a créé le premier calendrier en Chine. Dans le Shang Shu (Classique des documents), on raconte que, sous le règne de l'empereur Yao, une année était divisée en 366 jours avec éventuellement un mois intercalaire. Les astronomes chinois de la période des Printemps et Automnes ont été les premiers à établir sept mois intercalaires sur une période de 19 ans pour régler les différences entre le calendrier lunaire et solaire. A la fin de la période des Printemps et Automnes, le calendrier Sifen a été mis au point. Il définissait la durée d'une année, la fixant à 365,25 jours, soit la valeur d'une année tropique la plus précise à l'époque. Cette valeur était la même que celle définie par le calendrier Julien, apparu 500 ans plus tard. En 104 av. J.-C, l'empereur Wudi des Han de l'Ouest a officialisé le calendrier Taichu, qui divisait l'année tropique en 365^^ jours et le mois lunaire en 29 |J jours, et introduisait pour la première fois les 24 périodes climatiques dans le calendrier. Au cours des 1 000 ans qui ont suivi l'élaboration du calendrier Taichu, 70 calendriers ont été formulés. Les plus connus parmi eux étaient le calendrier Linde de Li Chunfeng de la dynastie des Tang, rédigé en 665, et le calendrier Dayan du moine Yixing. Cependant, la plupart d'entre eux n'ont pas été utilisés pendant longtemps. Seul le calendrier Shoushi de Guo Shoujing (1231 - 1316) de la dynastie des Yuan a été utilisé pendant plus de 360 ans. Ce calendrier est ainsi devenu le meilleur représentant des calendriers de la Chine antique.

En 1276, Kubilaï Khan, empereur des Yuan, a assigné au scientifique talentueux Guo Shoujing la tâche de formuler un nouveau calendrier, afin d'unifier les calendriers du Nord et du

Sud et de corriger les erreurs des calendriers traditionnels. En acceptant cette tâche, Guo s'est dit : « un bon calendrier doit être basé sur les observations, et les observations dépendent de bons instruments. » Quand il est allé examiner la sphère armillaire, unique instrument de l'observatoire de la capitale Dadu, il a constaté que l'étoile polaire de cet instrument avait été placée à 35 degrés, qui représentait en fait la latitude de Kaifeng et non celle de Dadu. Cette erreur a révélé que l'instrument n'avait pas été ajusté après son transfert de Kaifeng à Dadu. Suite à des années de guerres, l'instrument était en mauvais état et ne pouvait plus être utilisé. Après trois ans d'efforts intensifs, Guo a fabriqué 12 instruments astronomiques, meilleurs dans leurs fonctions et plus exacts que les précédents. Il a aussi créé un certain nombre d'instruments portatifs pour faciliter ses études lorsqu'il quittait Dadu.

Modèle de sphère armillaire simplifiée inventée par Guo Shoujing. Cet instrument d'observations astronomiques, le plus avancé de l'époque, n'est constitué que des deux systèmes d'anneaux fondamentaux.

Durant la formulation du nouveau calendrier, Guo a présidé les activités nationales d'observations astronomiques. Il a établi 27 sites d'observation dans l'ensemble du pays, selon 15° à 65° de latitude Nord et 102° à 128° de longitude Est. Les activités principales consistaient à mesurer la longueur de l'ombre du gnomon, de l'angle de l'étoile polaire par rapport à l'horizon et de définir le début du jour et de la nuit de l'équinoxe de printemps et de l'équinoxe d'automne. Les erreurs moyennes de l'angle de l'étoile polaire par rapport à l'horizon n'étaient que de 0,35. Guo a aussi choisi six chiffres relativement précis en se basant sur des documents datant de 462 à 1278, pour calculer la durée de l'année tropique. Le résultat de Guo était de 365,2425 jours, soit la même valeur que celle du calendrier grégorien, calendrier largement utilisé aujourd'hui dans le monde. Ce calendrier est d'ailleurs apparu trois siècles plus tard. Pierre Simon de Laplace (1749 -1827), célèbre astronome français, a reconnu qu'au milieu du XIIL siècle, Guo a effectué les mesures les plus précises concernant la longueur de l'ombre du gnomon.

Guo Shoujing et d'autres astronomes ont travaillé pendant quatre ans et ont achevé le calendrier en 1280. Ils ont fait de nombreux calculs, convertissant les données des coordonnées écliptiques et des coordonnées équatoriales, et utilisant l'interpolation quadratique pour résoudre l'inexactitude du calendrier, causée par les variations de la vitesse du mouvement du Soleil. Leur calendrier a été sans précédent en termes d'exactitude. Il a adopté le solstice d'hiver de l'année 1280 comme point de référence pour son calendrier et a déterminé la durée d'une année tropique à 365,2425 jours et celle d'un mois lunaire à 29,530593 jours. La différence entre la durée de son année tropique et celle de la révolution de la Terre autour du Soleil n'était que de 26 secondes. Le calendrier a été nommé Shoushi, qui signifie « la mesure du temps pour le peuple ».

Le calendrier Shoushi a été rapidement exporté au Japon, puis en Corée, et son usage s'est généralisé par la suite. Depuis ces dernières années, les astronomes japonais, américains et européens se sont de nouveau intéressés à ce calendrier. Ils l'ont fait traduire et l'ont étudié de manière approfondie. Guo Shoujing et son calendrier bénéficient d'une haute réputation dans l'histoire de l'astronomie mondiale. Un cratère sur la Lune et un astéroïde découvert en 1964 ont d'ailleurs été nommés d'après son nom.