名词解释
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圭表

圭表是古代汉族科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器,由"圭"和"表"两个部件组成。圭表和日晷一样,也是利用日影进行测量的古代天文仪器,早在公元前7世纪,中国就开始使用了。据说,日晷还是在它的基础上发展起来的。圭表是测定正午的日影长度以定节令,定回归年或阳历年。在很长一段历史时期内,中国所测定的回归年数值的准确度斗居世界第一。通过进一步研究计算,古代汉族学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样,圭表不仅可以用来制定节令,而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个二节令的日期,作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。

1.基本介绍

圭表垂直立于平地上测日影的标杆和石柱,叫做表;正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。当太阳照着表的时候,圭上出现了表的影子,根据影子和方向和长度,就能读出时间。

圭表的主要功能是测定冬至日所在,并进而确定回归年长度,此外,通过观测表影的变化可确定方向和节气。

2.历史

很早以前,人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子,这些影子的变化有一定的规律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化,这根立竿或立柱就叫做“表”;用一把尺子测量表影的长度和方向,则可知道时辰。后来,发现正午时的表影总是投向正北方向,就把石板制成的尺子平铺在地面上,与立表垂直,尺子的一头连着表基,另一头则伸向正北方向,这把用石板制成的尺子叫"圭"。正午时表影投在石板上,古人就能直接读出表影的长度值。

经过长期观测,汉族人民不仅了解到一天中表影在正午最短,而且得出一年内夏至日的正午,烈日高照,表影最短;冬至日的正午,煦阳斜射,表影则最长。于是,汉族劳动人民就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。譬如,连续两次测得表影的最长值,这两次最长值相隔的天数,就是一年的时间长度,难怪古代汉族人民早就知道一年等于365天多的数值。

远古时的人们,日出而作,日没而息,从太阳每天有规律地东升西落,直观地感觉到了太阳与时间的关系,开始以太阳在天空中的位置来确定时间。但这很难精确。据记载,三千年前,西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器,称为圭表。这当为世界上最早的计时器。

春秋时代使用圭表测量连续两次日影最长和最短之间所经历的时间,并计算出回归年的长度。

1977年,考古学家在安徽阜阳西汉汝阴侯夏侯灶墓(下葬年代为文帝十五年,公元前165年)中发掘出大量汝阴侯圭表。

汝阴侯圭表

珍贵文物,其中一件漆器因功能不详而被称为"不知名漆器"。经过多年的研究,石云里发现这件物品是古代用于测量正午日影长度的天文仪器"圭表",是世界上现存的年代最早、且具有确定年代的圭表,比仪征出土的圭表还要早。与其他圭表不同,这件圭表适用的地理纬度是固定的,而我们的计算则表明,汝阴侯墓圭表的适用纬度恰恰就在汉代长安到汝阴侯国(今安徽阜阳)一带。"石云里说,这架圭表的精妙之处还在于,四个节气日影所在的位置不是用刻度表示,而是暗含在木块和漆器上的一些特殊图案和位置中。

仪征圭表

1965年在江苏仪征石碑村1号东汉墓出土了一件袖珍铜圭表。圭长34.5厘米 ,合汉制1.5尺,边缘上刻有尺寸单位 ;表高19.2厘米,合汉制8寸。圭、表间用枢轴连接,使之合为一体。使用时将表竖立与圭垂直;平时可将表折入圭体中留出的空档内,便于携带。是设计家和铸造师密切配合的杰作。根据传统的说法,表高为8尺;这一数值曾被长期沿用。该表的表高恰为8尺的1/10,说明它是一件便携式的测影仪器 ,可证明当时常设的天文台用8尺的表进行观测的说法是可信的。

1279年前后,元代杰出天文学家郭守敬在河南登封的告成镇设计并建造了一座测景台,即河南登封观星台,它是中国现存最早的古代天文台。整个观星台相当于一个测量日影的圭表。高耸的城楼式建筑相当于一根竖在地面的杆子,称为"表",台下有一个类似长堤的构造,相当于测量长度的尺子,称为"圭",也叫做量天尺。城楼式建筑上有一个高9.46米的平台,上有两间小河南登封观星台

河南登封观星台

屋,一间放漏壶,一间放浑仪,两间屋子之间还有一根横梁。地上的量天尺长31.19米,位于正北方向。每天正午,太阳光照在横梁上的影子投射在量天尺上。通过测量一年当中影子长度的变化,可以确定1年的长度。圭表测时的精度是与表的长度成正比的,这个硕大的圭表使测量精度大大提高。

以圭表测时,一直延至明清,南京紫金山天文台的一具圭表,是明代正统年间(1437-1442年)所造的。

3.作用

圭表是中国古代观测天象的仪器。在不同季节 ,太阳的出没方位和正午高度不同,并有周期变化的规律。于露天将圭平置于表北面,根据圭上表影,测量、比较和标定日影的周日、周年变化,可以定方向、测时间、求出周年常数、划分季节和制定历法。所以圭表测影是中国古代天文学的主要观测手段之一。

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