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4 圭表是古代記錄時間的鐘表嗎?

圭(guī)表是一種古老的天文儀器。它是一個直角的形狀,由一根垂直的“表”和一個平放的“尺”組成。那么,圭表是做什么用的呢,它是古代記錄時間的鐘表嗎?

遠古的時候,人們并沒有準確把握時間的工具,只能靠太陽在天空的位置來判斷時間。后來,人們發現樹、人、房屋等在太陽光的照射下會投下影子。這些影子有時候長、有時候短,根據時間的變化呈現出不同的形態。于是,人們發明了一種測量影子的簡單儀器,這種儀器就是圭表。

準確地說,圭表并不是記錄時間的工具,而是一種把握和總結時間規律的儀器。使用圭表時,人們把圭平置于表的北面。太陽照射著表的時候,圭的上面就會出現表的影子。人們根據影子的方向、長度來測量和比較日影在每日、每月、每年的變化。經過長期觀測,古人發現一天之中表的影子在正午最短,早上和傍晚影子則較長,又發現一年之內夏至的正午表的影子最短,冬至的正午表的影子最長。人們連續兩次測得表的影子的最長值,算出這兩次最長值之間相隔的天數,就確定了一年的時間長度是365天多一點。同時,人們根據連續觀測到表的影子的長度,劃分出四個季節,制定了嚴密的歷法。古人對圭表的使用越來越有心得,甚至還確定了某些圭表適用的地理緯度。用圭表測影,是我國古代推算歷法的主要手段之一。

中國科學院南京紫金山天文臺的圭表

我國現存最早的圭表,是1965年在江蘇儀征東漢墓出土的漢代圭表。這個圭表用銅制成,表和圭的邊緣上刻有尺寸。表高漢制8寸,相當于現在的19.2厘米,圭長漢制1.5尺,相當于現在的34.39厘米。圭與表之間用樞軸連成一個整體,使用時就把表與圭垂直,不用時表可以折疊,放進圭體留出的空檔內。精巧的形態和設計,說明漢代在圭表的使用上已經到了非常成熟的階段。到了元代,天文學家郭守敬在河南登封建造了一座測景臺。它由一座40尺高的高臺和向北平鋪的被稱為“量天尺”的大路組成。高臺是一座巨大的表,平鋪在臺的北面的大路就是圭。郭守敬于1280年完成了著名的歷法《授時歷》,這個巨大的圭表無疑對歷法的制訂起了重要作用。用圭表推算歷法的傳統一直延續到明清時期,今天的南京紫金山天文臺上還保存著一個明代圭表,見證著我國古代人民的聰明和智慧。

河南登封天文臺的外形是個巨大的圭表

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