圭表

圭表是中國古代測量日影長度的天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。平的銅尺或石尺叫圭，豎的銅柱或石柱叫表。圭表是中國最古老的傳統(tǒng)天文儀器三千年前，中國西周時期的宰相周公旦在河南登封縣發(fā)明了一種儀器，通過測量日影的長度來確定時間這是最早的鬼表歷史記載。

測量軌距的方法有兩種，一種叫高度計陰影測量法，就是豎立一根垂直于地面的桿子，通過觀測記錄其陰影在中午的變化來確定季節(jié)變化。公元前20世紀(jì)陶寺遺址時期，中國中原地區(qū)使用的是軌距作圖法。

第二種叫“平氣法”又稱“平均時間法”在漢代，中國學(xué)者用測量標(biāo)準(zhǔn)表陰影的方法來計算黃河流域的短日（白晝最短）這一天被認(rèn)為是冬季至日，冬季至日被認(rèn)為是“二十四節(jié)氣”冬季至日的起點是將從冬季至日到下一個冬季至日的時間段分成24段（每段15日）每兩個節(jié)氣之間的平均天數(shù)。這樣，標(biāo)準(zhǔn)表不僅可以用來制定節(jié)日，還可以排出未來的陽歷年和歷書中24個節(jié)日的日期，作為指導(dǎo)漢人從事農(nóng)業(yè)活動的重要依據(jù)。

計時碼表的精度與計時碼表的長度成正比中國一直到明清時期都使用計時碼表。現(xiàn)在國內(nèi)出土的文物是如茵侯貴標(biāo)、儀征桂標(biāo)等保存至今的鬼表遺址是河南登封觀象臺、北京古觀象臺標(biāo)準(zhǔn)表等。

歸表由歸表和歸表組成：圭是正南正北橫放的尺子，表是豎桿，放在圭的兩端，與圭垂直。當(dāng)太陽照在手表上時，手表的影子就出現(xiàn)在貴嶼上根據(jù)陰影的方向和長度，可以讀出時間。圭表也可以用來確定方位、計算二十四節(jié)氣，確定一個地方的子午線和當(dāng)?shù)氐牡乩斫?jīng)緯度。并且可以測量回歸年(地球上從寒冷到夏天的循環(huán))的長度，它用于編制日歷和確定一年中的天數(shù)。

中國春秋時期已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)表測算出連續(xù)兩天中最長和最短影之間的時間，計算出回歸年的長度。根據(jù)冬季至日的正午，影子是最長的、夏季至日的正午陰影最短，因此我們可以確定每年的冬季至日和夏季至日，進而計算出一個回歸年的長度。

為了提高準(zhǔn)確性，我們還可以將當(dāng)時測得的一個冬季至日的日期與歷史上最早的一個冬季至日日期進行比較，用這期間相隔的天數(shù)除以已經(jīng)過去的年數(shù)，這樣就可以得到一個相當(dāng)準(zhǔn)確的回歸年長度值.

圭表是中國最古老最簡單的天文儀器，在古代天文學(xué)史上占有非常重要的地位。從傳說中的古代史推斷，中國古代豎桿測量的起始年代早于公元前三世紀(jì)、新石器時代中期的四千年，也就是五六千年前。很長一段時間，桿被用作替代品，桿用于攝影測量沒有 起初，它沒有一個合適的名字直到春秋時期才開始使用“表”指定長度為八英尺，可能來自人的身高。銅表出現(xiàn)于西漢。至于“圭”人物的出現(xiàn)可能比特桿晚很多起初是利用平地，也就是說，“土圭”，這個“土”詞不能解釋為度，但是“圭”為卦之古文。用固定的物體（如石）為圭在漢代之后。漢代以后，標(biāo)準(zhǔn)表的高度通常是8尺。隨著時間的推移，中國各個朝代的人不斷改進標(biāo)準(zhǔn)手表從標(biāo)準(zhǔn)表的材質(zhì)來看，竹子是最早的、木頭，到石圭表、銅圭表；標(biāo)準(zhǔn)手表的外形和結(jié)構(gòu)，從小到大，從簡單到復(fù)雜，測量手段越來越先進，測量數(shù)據(jù)的精度大大提高唐朝時期，用標(biāo)準(zhǔn)表設(shè)立了九個觀測點，在全國范圍內(nèi)進行統(tǒng)一的天文和地理觀測。

元代天文學(xué)家郭守敬在建造登封觀星臺時，將表的高度提高了5倍，并在表的末端放置了一根橫梁，這是在 年創(chuàng)造的“景符”測量了太陽中心的陰影長度，解決了桌高陰影端模糊的問題，大大提高了觀測精度投影細如發(fā)絲，用這種方法測得的陰影長度可以精確到2 mm。另外，唐宋以前的標(biāo)準(zhǔn)只是用來觀測太陽的，是郭守敬創(chuàng)造的“窺幾”還可以觀察月亮和星座，增加了標(biāo)準(zhǔn)的效用。到了明代，表的高度恢復(fù)到8尺，表的長度超過1尺在清朝，秦田健在手表的頂部加了一塊，使手表高達10英尺這個時候冬天表的影子會落在表外，清朝就在表的另一端立了一個3尺5寸高的“小表”，相當(dāng)于桂的延伸，叫，冬天的陰影會落在上。

登封測景臺：登封天文臺又稱登封觀星臺，位于中國河南省登封縣東南15公里處的告成鎮(zhèn)它建于1279年這是元代杰出的天文學(xué)家郭守敬設(shè)計建造的標(biāo)準(zhǔn)，周公在此進行測量。測景臺由一座9.一個46米高的平臺和一個從平臺北墻的凹槽向北平鋪的長建筑這個高臺相當(dāng)于一塊實心表，臺北的地面是平鋪的“量天尺”即石圭.這個碩大的“圭表”從而大大提高了測量精度。郭守敬創(chuàng)新性地將桌子的高度增加了5倍，并在桌子的末端放置了一根橫梁根據(jù)針孔成像原理，他創(chuàng)造了“景符”測量了太陽中心的陰影長度，解決了桌高陰影端模糊的問題，大大提高了觀測精度。另外，唐宋以前的標(biāo)準(zhǔn)只是用來觀測太陽的，是郭守敬創(chuàng)造的“窺幾”還可以觀察月亮和星座，增加了標(biāo)準(zhǔn)的效用。

圭表

汝陰侯圭表：1977年，考古工作者發(fā)掘了中國安徽阜陽羅莊雙股堆汝陰后夏侯爐等西漢遺址(～公元前165)墓，在墓中發(fā)現(xiàn)了一些漆器。雖然這些漆器出土?xí)r木材腐爛嚴(yán)重，但其耐腐蝕的漆皮保留了關(guān)于其結(jié)構(gòu)和尺寸的基本信息，由考古學(xué)家仔細測量和保存，并繪制了1：1大小的圖紙。通過對這些儲備材料和數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，我們可以發(fā)現(xiàn)所謂的“不知名漆器”實際上，它具有測量春分和冬夏至日中午的影子長度的功能，是迄今為止中國歷史上最早的標(biāo)準(zhǔn)物。

儀征圭表：1965年，中國江蘇儀征市北村東漢1號墓(屬東漢中期以后)出土了一個刻度狀的物體，原本被認(rèn)為是尺子，但被天文歷史學(xué)家確定為折疊式標(biāo)準(zhǔn)表。

北京古觀象臺標(biāo)準(zhǔn)：北京古觀象臺是中國明清兩代的皇家天文臺。圭表是古代天文臺最早的天文儀器之一。明正統(tǒng)二年(1437年)春天，明政府派人到南京，用木頭仿制宋代的渾天儀、元代的簡易儀器和標(biāo)準(zhǔn)表，再運回北京，經(jīng)檢驗鑄造成青銅儀器，放在古天文臺頂上觀測。表的底座是明代郭守敬做的，上面的青銅表是1983年仿的原作現(xiàn)藏于南京紫金山天文臺。

光度測量是中國古代最基本的天文測量方法之一，可以用來確定方向、定節(jié)氣、定時刻和定地域?？脊抛C據(jù)表明，觀測日出方位的方法比標(biāo)準(zhǔn)規(guī)簡單，但它高度依賴于地區(qū)。因此，標(biāo)準(zhǔn)陰影測量方法的出現(xiàn)促進了天文學(xué)的發(fā)展“地方性”文明向“世界性”文明的轉(zhuǎn)型對國家形態(tài)的產(chǎn)生也有重要意義。

定位建都：利用測量標(biāo)準(zhǔn)表陰影的方法來確定首都的方向和位置是《周禮》中最重要的方法“惟王建國”的基本要求。在中國天文學(xué)史上“地中”這個概念是使用標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)來確定陰影。它也代表了這個國家的政治中心。

確權(quán)分封：因為冬夏至日影子長度的測量在中國古代具有重要的政治和文化意義，即在“地中”冬夏季至日的觀測影長被認(rèn)為是編歷排土封邊的基本依據(jù)。中國的分封制中國古代諸侯的疆域也是由影子的長短來決定的，并逐漸演變成代表權(quán)力的象征符號。

制歷興農(nóng)：為了滿足農(nóng)業(yè)的需要，人們必須掌握最重要的天文現(xiàn)象，特別是四季的基本規(guī)律與農(nóng)作物生長周期的關(guān)系。在中國自漢代以來的歷史記載中，標(biāo)準(zhǔn)表的影測已經(jīng)成為官方歷法中不可或缺的一部分。由于制作歷法是中國古代重要的國家職能之一，在政府的支持下，標(biāo)準(zhǔn)表的攝影測量活動也進入了精細化發(fā)展的過程，攝影測量技術(shù)不斷完善，從而大大提高了歷法的精度。