河南登封不雅星台（贵寓图片）
山西陶寺古迹出土圭尺（局部） 卢鹏宇摄
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东谈主们常说“立竿见影”，用来比方瓜代或行径成功赶快。其实，这个谚语的本义与中国古东谈主对日影的不雅测相关——在阳光下竖起竹竿，即透露影子。从这个肤浅的征象启航，古东谈主创造出一种精妙的天文仪器：圭表。它不仅见证了中国东谈主对科学探索的孜孜以求，也体现了中中娴雅天东谈主合一的宇宙不雅。
度量技术
在没巧合钟的邃古时期，中华先民将星空视为长期的“天钟”。在漫长的岁月中，他们发现，日月星辰的运转，是有法例且月盈则亏的。其中，日影的黑白与寒暑变化息息相关——夏日正午，日头高悬，树影骤然；冬季正午，太阳低落，影子拉得很长。这种对影长的直不雅感受，促使东谈主们运转系统地不雅测日影，当然就产生了立竿测影的要领。
“日影的变化，反馈的是太阳在天外中位置的变化。最初民们运转尝试度量技术，天外中最明显、且法例运行的天体——太阳，便成为参考对象。但是东谈主们无法用双眼径直不雅察太阳，他们发现太阳影子随技术变化的法例，于是最初的圭表便应时而生，这亦然中国最陈腐的天文测量仪器之一。”北京天文馆古天文究诘中心副主任、副究诘员杨帆说。
圭表一般由“圭”和“表”两个部件构成。水平南朔场所舍弃于大地，名义刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”，也称“圭尺”；垂直于大地的标杆叫“表”，也称“立表”。
据学者究诘估计，山西陶寺古迹出土一件黑、绿、红三色相间的漆木杆，是咫尺考古发现最早的圭表仪器什物，距今4300年至4000年。
制定历法
跟着社会发展、交贯庸俗，先民们冉冉意志到，须有长入技术规范来相助东谈主类的各项行径。
《尚书·尧典》记录尧帝任命天文吏员：“历象日月星辰，敬授人时。”“不雅象授时”是中国古代天文体最中枢的看法，亦然携带农耕的技术准则。中国古代合天文历法为一事，历法以天象为依据。通过圭表不雅测日影变化，是制定历法的紧迫基础。
将圭表南朔场所水平舍弃，表垂直立于圭的南端。正午时刻，当太阳位于正南边，表影正好投射在圭尺上，夏至日影最短，冬至日影最长。古东谈主通过不雅察不同日历表影端点的位置，绘画“日影弧线”，进而推算回来年长度，为制定历法提供最紧迫的数据守旧。中国传统历法中，以两次冬至之间的技术拆开为一趟归年。
二十四骨气系统是中国古东谈主通过圭表测影不雅察太阳周年知晓而冉冉酿成详情的。历代律历志中齐会记录二十四骨气的日影黑白数值。二十四骨气的好意思满称呼暖热序，初次被系统记录见于西汉《淮南子》。由此可知，至迟在西汉，这套集天文、物候、习尚于一体的学问体系和社会实行就已详情。
在中国古代，包括二十四骨气在内的历法不仅携带农事，还规范社会生存、干事政事，深化塑造了社会次第，于今仍影响着东谈主们的生存。
不懈探索
圭表在中国古代不仅是测时天文仪器，亦然辨高洁位、建齐选址的紧迫用具。《周礼》记录，建王齐必在“地中”。“地中”不雅念源于古东谈主朴素的宇宙不雅，是“中谈”“正宗”等社会神志与政事意志的源流。圭表测量的夏至日影长度，恰是详情“地中”的紧迫标准。
由此可见圭表测影的紧迫性。为了精确掌抓太阳运行法例，历代天文体家对圭表的构造、不雅测要领等进行了不懈探索。
中国天文体发展的岑岭出当今元代。传统圭表一般表高八尺，元代科学家郭守敬为了提高测量精度，将圭表放大为一种建筑式高表。位于河南登封的不雅星台，即是郭守敬操纵建造的极品。这座台体本人就是一个远大的“表”，台身状若覆斗，高9.46米，连小室通高12.62米；台身北壁凹槽内向北平铺的是石圭，长约31.19米，被称为“量天尺”。
圭表放大后，极大地提高了圭表不雅测精确度，但是表端投射到圭面的表影会产生虚影。为此，郭守敬又创制了名为景符的安设——由薄铜片制成，中间开有小圆孔，通过斜撑安设固定于圭面。景符左右小孔成像的旨趣，将圭表测影精度提高至2毫米以内。
包括登封不雅星台在内，郭守敬在元朝遍及的领土中诞生20余处不雅测点，以实测数据改良历法，史称“四海观望”。凭借精确的测量数据，郭守敬主导改良完成了《授时历》。该历于1281年颁行，详情回来年长度为365.2425日，与现行公历仅差不到26秒，跨越欧洲格里高利历300余年。
古今回响
圭表早已超过了单纯测量的规模。中国科技馆原馆长王渝生以为，它不仅是古东谈主“敬授人时”、维系农耕社会运转的基础，亦然王朝“辨高洁位”、斥地统领正当性与圣洁次第的记号。其横平竖直的花式，本人就是“章程”“标准”的具象，深深烙迹在中中文化基因之中。
从圭表生息出的一系列词汇可见一斑。比如“圭臬”，其本义正来自圭表——“圭”指水平量影的圭尺，“臬”指垂直立标的表杆，二者合称即代表测日影定标准的仪器。因其中枢功能是斥地时空基准，故很当然地膨胀为一切准则与范例。谚语“奉为圭臬”便默示将某些言论或事物信奉为必须降服的根柢准则。又如“为东谈主师表”中的“表”，一样由圭表中的“表”垂直不偏袒膨胀而来，具有标杆、规范之意。
今天，中国如故领有FAST千里镜、“玉阙”空间站，早已不再使用以圭表为代表的古代天文仪器。可是圭表所承载的古东谈主机灵，依然醒目着不灭明后。
“咱们常说大国重器，包括圭表在内的古代天文仪器，其实就是那时的大国重器，是中国古代科技发展与打破的实证。”杨帆说，这些陈腐仪器的存在，机动地论说着中国古东谈主追日问天、对科技发展的执着追求，承载着中中娴雅天东谈主合一的宇宙不雅，亦然今东谈主贯串先东谈主机灵的紧迫密码。
如今，在河南登封不雅星台、江苏南京紫金山天文台等地，咱们依然能看到这些陈腐圭表。它们静默耸峙，仿佛诉说着千百年来，一群东谈主仰望星空，探寻宇宙次第的弘愿。这么的弘愿，依然饱读荡在今东谈主心中，勾通着东谈主们踏上探索星辰大海的新征程。
策 划：张意轩 钟金叶
动画筹算制作：李 栋
学术守旧：陈 朴 杨 帆
版式筹算：石瑞禾