揭秘古觀星臺

關主：奧秘精靈闖關小先鋒：小好問小粗心小靈通

“美國的‘獵戶座飛船可真炫啊!”小粗心指著電腦屏幕上的圖片說。

小靈通點點頭，“聽說俄羅斯也正在著手研制專門供太空旅游用的飛船?！?/p>

關主：“現在人們想去了解宇宙奧秘，方法可多著呢。古代人也愛探究太陽星辰的奧秘，你們知道嗎?”

“哦，難道他們也有飛船?”小好問忙問道。

關主揮揮手，說：“走，今天我們的闖關地點就設在古代的觀星臺吧!”

第一關小鎮上的天文明星

關主在電腦控制板上輸入“河南省登封市告成鎮”幾個字，按下啟動按鈕，磁力車“咻”的飛了起來。小好問一臉疑惑：“關主，觀星臺是看星星的地方吧?”

“不要小看這個觀星臺，它是1276年由我國元代著名的天文學家郭守敬組織修建的，已經有733歲的高齡，是我國現存最古老的天文建筑，也是世界聞名的天文科學古跡。觀星臺不僅可以觀星象，而且還可以測日影?！?/p>

遠遠的，一座梯形的“城堡”出現在大家眼前。順著石板路走上前，才發現這個大“城堡”是由磚石砌成的，“身高”12.6米，左右兩邊各有一個帶矮墻的梯道通向“城堡”頂端。這就是鼎鼎大名的告成觀星臺。關主問道：“小先鋒們，你們說為什么觀星臺會建在這么一個小鎮上?”

小粗心：這里現在是小鎮，說不定以前是高山呢，觀星臺當然得建在高山上，這樣能看得更加清楚。

小好問：河南這一帶地勢平坦，把觀星臺建在這兒有利于觀察星象。

小靈通：古代人認為“天圓地方”，他們八成是認為這兒是大地的中心，所以把觀星臺建在這，方便看到更多的星象。

關主釋答

正像小靈通說的那樣，在中國的周朝時，人們認為大地是方的，南北長和東西寬都是1.5萬千米，這樣大地表面當然會有一個中心點。

在古代，人們把告成這個地方稱為陽城，夏至那天，人們采用“立竿見影”的方法來進行測量，立一個長八尺的標桿，量出影子長為一尺五寸，按照當時“影差一寸，地差千里”的說法，人們認為陽城標桿所在的位置離大地邊緣的距離就是1.5萬千米，這不恰好就是大地的中心嗎?從西周開始，人們一直把告成作為天文觀測的重要地點。這種觀念和認識也深深地影響到了郭守敬，他在全國建立了27個天文觀測站，告成觀星臺就是當時全國的中心觀測站。

第二關非同一般的“表”

關主領著大家走上臺階：“下面我給大家介紹古人用的表。”“關主，古時候的人哪來的手表啊?”小粗心忍不住嚷起來。

關主瞅了小粗心一眼，說：“我說的表可不是能看時間的手表。在古代，人們根據太陽的影子的長短來判斷時間，而表就是我國古代觀測日影變化從而決定冬至或夏至時間的天文儀器。一般來說，它就是垂直立在地面上的標桿。在觀星臺這兒，表就是臺身上的那道深深的‘疤痕——與對面垂直的凹槽?！?/p>

在這兒，天文學家郭守敬還有一項獨創之處呢。按照慣例，表只要2.67米高就夠了，可郭守敬偏偏把表造成了13.3米，你們知道這是為什么嗎?

小粗心：觀星臺這么高，當然得要一個高一點的標尺了。

小好問：把表造得這么高，這樣才好畫大一些的刻度。

小靈通：我認為是這樣太陽照射下來，影子也長一些，這樣測量起來會更方便。

[關主釋答]

小靈通的答案有一點說對了，那就是它跟太陽的影子大小有關。

原來，我國古代測量太陽影子的時候，存在一個最主要的缺點，那就是表的投影長度不精確，存在著較大的誤差。郭守敬把表的高度加高到原來的5倍，每當正午時，落到地面上的影子也就跟著增加到原來長度的5倍。根據這樣的影子推算出來的節氣時刻誤差能大大地縮小。這就是為什么人們把這個凹槽叫做“高表”的原因了。所以，增加表的高度不是像小靈通說的那樣為了方便測量，而是為了減小誤差。

第三關地面上的量天尺

在觀星臺，除了表，人們還得借助“量天尺”來計時。小先鋒們一聽，立即東瞧瞧、西望望，在觀星臺頂端找起這把神秘的“尺子”來?？墒撬麄儼延^星臺頂端的兩個小房子來來回回瞧了好幾遍，也沒發現“尺子”的蹤影。

關主笑著說：“跟我來?！毙∠蠕h們跟著關主來到了觀星臺底部。關主指著腳下的青磚說：“喏，這就是量天尺。”大家這才注意到地面上平鋪著36塊青石，全長約31.19米。

小先鋒們，你們說說這放在地面上的量天尺如何來進行測量呢?

小粗心：太陽照在表上，表的影子就投射在量天尺上，每塊青石代表一個刻度，影子邊緣落在哪塊青石上，直接讀數就行了。

小好問：量天尺量的是夜空中星星之間的距離。在量天尺上畫出同一顆星星每天的不同位置，就能判斷是哪一天了。

小靈通：在量天尺的中間豎一根竿子，看影子傾斜的角度以及影子的長短，就能判斷太陽的高度了。

[關主釋答]

你們的回答都不正確，觀星臺測量時要用到的儀器不僅有表、量天尺，還有景符，它是—個寬0.06米、長0.13米、中間留著一個小孔的銅葉，這也是由郭守敬發明的。

量天尺的兩邊刻有兩條平行的水槽，它們分別連接著南邊一個方形的注水池。首先給它們裝上水，觀察水面是否溢出或者低于正常情況，從而判斷量天尺是否平正，確保測量結果的準確。接著在凹槽的頂端架上一根橫梁，把景符北高南低地放在一個架子上，再把景符連同架子一起放在量天尺上面來回移動。根據針孔成像原理，日中時，橫梁所產生的影子通過景符上的小孔投射到量天尺上，這樣，量天尺上就能清晰地看到橫梁的影像，由此能正確地計算出日影的長度。據說這種方法所測量的日影長度的誤差可準確到兩毫米左右，這在當時可是非常了不得的。

告成觀星臺的技術至少要領先歐洲300年。郭守敬等人通過實地測驗，掌握了日月星辰和地球的運轉規律，測定出二十四節氣，特別是春分、夏至、秋分和冬至的精確時刻，推算出一個回歸年長度為365天5時49分12秒，與現在的測定僅相差26秒。

責任編輯周巧娟