圭表圭表是中國古代科學家發(fā)明的度量日影長度的一種天文儀器,由“圭”和“表”兩個部件組成。圭表是測定正午的日影長度以定節(jié)令、定回歸年或陽歷年。在很長一段歷史時期內,中國所測定的回歸年數(shù)值的準確度都居世界第一。通過進一步研究,中國古代學者還掌握了二十四節(jié)氣的圭表日影長度。 名稱圭表 定義正南正北方向平放的測定表影長度的刻板,叫做圭 概念圭表是我國古代度量日影長度的一種天文儀器,由“圭”和“表”兩個部件組成。直立于平地上測日影的標桿和石柱,叫做表;正南正北方向平放的測定表影長度的刻板,叫做圭。 歷史很早以前,人們發(fā)現(xiàn)房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子,這些影子的變化有一定的規(guī)律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化,這根立竿或立柱就叫做“表”;用一把尺子測量表影的長度和方向,則可知道時辰。后來,發(fā)現(xiàn)正午時的表影總是投向正北方向,就把石板制成的尺子平鋪在地面上,與立表垂直,尺子的一頭連著表基,另一頭則伸向正北方向,這把用石板制成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上,古人就能直接讀出表影的長度值。 經過長期觀測,古人不僅了解到一天中表影在正午最短,而且得出一年內夏至日的正午,烈日高照,表影最短;冬至日的正午,煦陽斜射,表影則最長。于是,古人就以正午時的表影長度來確定節(jié)氣和一年的長度。譬如,連續(xù)兩次測得表影的最長值,這兩次最長值相隔的天數(shù),就是一年的時間長度,難怪我國古人早就知道一年等于365天多的數(shù)值。 我國圭表中國現(xiàn)存最早的圭表 。1965年在江蘇儀征石碑村1號東漢墓出土。圭表是中國古代觀測天象的儀器。在不同季節(jié) ,太陽的出沒方位和正午高度不同,并有周期變化的規(guī)律。于露天將圭平置于表北面,根據(jù)圭上表影,測量、比較和標定日影的周日、周年變化,可以定方向、測時間、求出周年常數(shù)、劃分季節(jié)和制定歷法。所以圭表測影是中國古代天文學的主要觀測手段之一。儀征銅圭表長34.5厘米 ,合漢制1.5尺,邊緣上刻有尺寸單位 ;表高19.2厘米,合漢制8寸。圭、表間用樞軸連接,使之合為一體。使用時將表豎立與圭垂直;平時可將表折入圭體中留出的空檔內,便于攜帶。根據(jù)傳統(tǒng)的說法 ,表高為8尺 ;這一數(shù)值曾被長期沿用。該表的表高恰為8尺的1/10,說明它是一件便攜式的測影儀器 ,可證明當時常設的天文臺用8尺的表進行觀測的說法是可信的。圭表由圭和表兩部份組成:圭是平放的有刻度的尺,表是直立的標竿,置于圭的兩端且與圭垂直。當太陽照著表的時候,圭上出現(xiàn)了表的影子,根據(jù)影子和方向和長度,就能讀出時間。春秋時代已經使用圭表測量連續(xù)兩次日影最長和最短之間所經歷的時間,并計算出回歸年的長度。 圭表多以銅制。一九六五年在江蘇儀征的一座東漢中葉墓葬中出土了一件袖珍銅圭表,它由19.2厘米的表和34.39 厘米長的圭構成,圭表之間有樞軸相連,可將表平放于匣內,圭表合裝一體,啟合自如,攜帶方便,是設計家和鑄造師密切配合的杰作。 圭表測時的精度是與表的長度成正比的。元代杰出的天文學家郭守敬在周公測時的地方設計并建造了一座測景臺。它由一座9.46米高的高臺和從臺體北壁凹槽里向北平鋪的長長的建筑組成,這個高臺相當于堅固的表,平鋪臺北地面的是“量天尺”即石圭。這個碩大的“圭表”使測量精度大大提高。 以圭表測時,一直延至明清,現(xiàn)在南京紫金山天文臺的一具圭表,是明代正統(tǒng)年間(1437-1442年)所造的。 遠古時的人們,日出而作,日沒而息,從太陽每天有規(guī)律地東升西落,直觀地感覺到了太陽與時間的關系,開始以太陽在天空中的位置來確定時間。但這很難精確。據(jù)記載,三千年前,西周丞相周公旦在河南登封縣設置過一種以測定日影長度來確定時間的儀器,稱為圭表。這當為世界上最早的計時器。 |
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