自制圭表測時間

◎文/圖 中國科學院國家天文臺 郭紅鋒

自制圭表測時間

◎文/圖 中國科學院國家天文臺 郭紅鋒

很早以前，人們發現房屋、樹木會在太陽光下投出影子，于是就有了“立竿見影”的成語。后來，人們發現影子的長短、方向按照一定的規律變化，但正午時太陽的影子總是投向正北方向。于是，人們便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察影子的變化，又在地面平放一把尺子來測量影子的長度和方向，這就是最原始的圭表。

圭表是我國古代度量日影的天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。古代稱直立的柱子為“表”（例如天安門前的華表立柱），所以圭表的直立部分叫做表；圭表的平臥部分（正南正北方向平放，用于測定表影長度的刻板）叫做圭。古人依據影子的方向和長短及其變化，可以確定時辰、方向、節令、地理位置等。

圭表是中華文明的一部分，又在生產和生活中起著重要作用。今天，我們就自己動手制作一個可以隨身攜帶的簡易圭表測時間吧。

經過長期觀測，古人不僅了解到一天中表影在正午最短，而且得出一年內夏至日的正午烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦陽斜射，表影最長。于是，古人就以正午時的表影長度來確定節氣和一年的長度。正午時表影投在石板上，能直接讀出表影達到的長度值。而連續兩次表影達到最長值（或最短值）時相隔的天數，就是一年的時間長度。

建于河南登封的古觀星臺，是我國現存最古老的天文臺，其建筑本身就是一個巨大的圭表。元代著名天文學家郭守敬以登封觀星臺為中心，經過多地、多次聯合測量，于公元l2l8年得出回歸年周期為365.2425日，比西方早300年，與現代科學推算的回歸年周期相比僅差26秒，由此可見圭表在天文學史上的重要作用和貢獻。

制作方法：

1. 沿剪裁線裁開；

2. 將表的外輪廓剪下來；

3. 將兩個方形“剪除缺口”剪掉；

4. 沿折疊線1（兩邊）向內折疊；

5. 沿折疊線2（兩邊）向外折疊；

6. 把最外邊的“內面粘貼”區域粘起來；

7. 把粘貼點A和粘貼點B朝外翻開，與圭上的對應粘貼點粘在一起。

準備材料：

剪刀

膠水

圭表模版

如何使用圭表測時間

1.南北方向和正午時刻測量：將圭大致沿著南北方向平放，表在南端。正午前后，不斷調整圭的方向，使表影在圭中間的兩條虛線內。當表影的頂端與兩條線垂直時，表影的方向即為南北方向；此時刻即為當地的正午時刻。

2.冬至日和夏至日測量：一年中表影最長的日期為冬至日，最短的日期為夏至日。

3.回歸年測量：連續兩次測得表影最長值或最短值之間的相隔天數就是一年的周期數，即回歸年的天數。