圭表:量日影長度的天文儀器-中文百科頻道

基本介紹

圭表 guībiǎo。中國古代的日規(日晷儀),它由細長的刻度盤(圭)和1或2個标杆(表)構成,用于測量一年和24節氣時間的長短。

圭表垂直立于平地上測日影的标杆和石柱，叫做表;正南正北方向平放的測定表影長度的刻闆，叫做圭。當太陽照着表的時候，圭上出現了表的影子，根據影子和方向和長度，就能讀出時間。

圭表的主要功能是測定冬至日所在，并進而确定回歸年長度，此外，通過觀測表影的變化可确定方向和節氣。

圭表曆史

很早以前，人們發現房屋、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。後來，發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石闆制成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連着表基，另一頭則伸向正北方向，這把用石闆制成的尺子叫"圭"。正午時表影投在石闆上，古人就能直接讀出表影的長度值。

經過長期觀測，漢族人民不僅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，煦陽斜射，表影則最長。于是，漢族勞動人民就以正午時的表影長度來确定節氣和一年的長度。譬如，連續兩次測得表影的最長值，這兩次最長值相隔的天數，就是一年的時間長度，難怪古代漢族人民早就知道一年等于365天多的數值。

遠古時的人們，日出而作，日沒而息，從太陽每天有規律地東升西落，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确定時間。但這很難精确。據記載，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确定時間的儀器，稱為圭表。這當為世界上最早的計時器。

春秋時代使用圭表測量連續兩次日影最長和最短之間所經曆的時間，并計算出回歸年的長度。

1977年，考古學家在安徽阜陽西漢汝陰侯夏侯竈墓(下葬年代為文帝十五年，公元前165年)中發掘出大量珍貴文物，其中一件漆器因功能不詳而被稱為"不知名漆器"。經過多年的研究，石雲裡發現這件物品是古代用于測量正午日影長度的天文儀器"圭表"，是世界上現存的年代最早、且具有确定年代的圭表，比儀征出土的圭表還要早。與其他圭表不同，這件圭表适用的地理緯度是固定的，而我們的計算則表明，汝陰侯墓圭表的适用緯度恰恰就在漢代長安到汝陰侯國(今安徽阜陽)一帶。"石雲裡說，這架圭表的精妙之處還在于，四個節氣日影所在的位置不是用刻度表示，而是暗含在木塊和漆器上的一些特殊圖案和位置中。

1965年在江蘇儀征石碑村1号東漢墓出土了一件袖珍銅圭表。圭長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。使用時将表豎立與圭垂直;平時可将表折入圭體中留出的空檔内，便于攜帶。是設計家和鑄造師密切配合的傑作。根據傳統的說法，表高為8尺;這一數值曾被長期沿用。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台用8尺的表進行觀測的說法是可信的。

1279年前後，元代傑出天文學家郭守敬在河南登封的告成鎮設計并建造了一座測景台，即河南登封觀星台，它是中國現存最早的古代天文台。整個觀星台相當于一個測量日影的圭表。高聳的城樓式建築相當于一根豎在地面的杆子，稱為"表"，台下有一個類似長堤的構造，相當于測量長度的尺子，稱為"圭"，也叫做量天尺。城樓式建築上有一個高9.46米的平台，上有兩間小屋，一間放漏壺，一間放渾儀，兩間屋子之間還有一根橫梁。地上的量天尺長31.19米，位于正北方向。每天正午，太陽光照在橫梁上的影子投射在量天尺上。通過測量一年當中影子長度的變化，可以确定1年的長度。圭表測時的精度是與表的長度成正比的，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，南京紫金山天文台的一具圭表，是明代正統年間(1437-1442年)所造的。