揭秘古观星台

关主：奥秘精灵闯关小先锋：小好问小粗心小灵通

“美国的‘猎户座飞船可真炫啊!”小粗心指着电脑屏幕上的图片说。

小灵通点点头，“听说俄罗斯也正在着手研制专门供太空旅游用的飞船。”

关主：“现在人们想去了解宇宙奥秘，方法可多着呢。古代人也爱探究太阳星辰的奥秘，你们知道吗?”

“哦，难道他们也有飞船?”小好问忙问道。

关主挥挥手，说：“走，今天我们的闯关地点就设在古代的观星台吧!”

第一关小镇上的天文明星

关主在电脑控制板上输入“河南省登封市告成镇”几个字，按下启动按钮，磁力车“咻”的飞了起来。小好问一脸疑惑：“关主，观星台是看星星的地方吧?”

“不要小看这个观星台，它是1276年由我国元代著名的天文学家郭守敬组织修建的，已经有733岁的高龄，是我国现存最古老的天文建筑，也是世界闻名的天文科学古迹。观星台不仅可以观星象，而且还可以测日影。”

远远的，一座梯形的“城堡”出现在大家眼前。顺着石板路走上前，才发现这个大“城堡”是由砖石砌成的，“身高”12.6米，左右两边各有一个带矮墙的梯道通向“城堡”顶端。这就是鼎鼎大名的告成观星台。关主问道：“小先锋们，你们说为什么观星台会建在这么一个小镇上?”

小粗心：这里现在是小镇，说不定以前是高山呢，观星台当然得建在高山上，这样能看得更加清楚。

小好问：河南这一带地势平坦，把观星台建在这儿有利于观察星象。

小灵通：古代人认为“天圆地方”，他们八成是认为这儿是大地的中心，所以把观星台建在这，方便看到更多的星象。

关主释答

正像小灵通说的那样，在中国的周朝时，人们认为大地是方的，南北长和东西宽都是1.5万千米，这样大地表面当然会有一个中心点。

在古代，人们把告成这个地方称为阳城，夏至那天，人们采用“立竿见影”的方法来进行测量，立一个长八尺的标杆，量出影子长为一尺五寸，按照当时“影差一寸，地差千里”的说法，人们认为阳城标杆所在的位置离大地边缘的距离就是1.5万千米，这不恰好就是大地的中心吗?从西周开始，人们一直把告成作为天文观测的重要地点。这种观念和认识也深深地影响到了郭守敬，他在全国建立了27个天文观测站，告成观星台就是当时全国的中心观测站。

第二关非同一般的“表”

关主领着大家走上台阶：“下面我给大家介绍古人用的表。”“关主，古时候的人哪来的手表啊?”小粗心忍不住嚷起来。

关主瞅了小粗心一眼，说：“我说的表可不是能看时间的手表。在古代，人们根据太阳的影子的长短来判断时间，而表就是我国古代观测日影变化从而决定冬至或夏至时间的天文仪器。一般来说，它就是垂直立在地面上的标杆。在观星台这儿，表就是台身上的那道深深的‘疤痕——与对面垂直的凹槽。”

在这儿，天文学家郭守敬还有一项独创之处呢。按照惯例，表只要2.67米高就够了，可郭守敬偏偏把表造成了13.3米，你们知道这是为什么吗?

小粗心：观星台这么高，当然得要一个高一点的标尺了。

小好问：把表造得这么高，这样才好画大一些的刻度。

小灵通：我认为是这样太阳照射下来，影子也长一些，这样测量起来会更方便。

[关主释答]

小灵通的答案有一点说对了，那就是它跟太阳的影子大小有关。

原来，我国古代测量太阳影子的时候，存在一个最主要的缺点，那就是表的投影长度不精确，存在着较大的误差。郭守敬把表的高度加高到原来的5倍，每当正午时，落到地面上的影子也就跟着增加到原来长度的5倍。根据这样的影子推算出来的节气时刻误差能大大地缩小。这就是为什么人们把这个凹槽叫做“高表”的原因了。所以，增加表的高度不是像小灵通说的那样为了方便测量，而是为了减小误差。

第三关地面上的量天尺

在观星台，除了表，人们还得借助“量天尺”来计时。小先锋们一听，立即东瞧瞧、西望望，在观星台顶端找起这把神秘的“尺子”来。可是他们把观星台顶端的两个小房子来来回回瞧了好几遍，也没发现“尺子”的踪影。

关主笑着说：“跟我来。”小先锋们跟着关主来到了观星台底部。关主指着脚下的青砖说：“喏，这就是量天尺。”大家这才注意到地面上平铺着36块青石，全长约31.19米。

小先锋们，你们说说这放在地面上的量天尺如何来进行测量呢?

小粗心：太阳照在表上，表的影子就投射在量天尺上，每块青石代表一个刻度，影子边缘落在哪块青石上，直接读数就行了。

小好问：量天尺量的是夜空中星星之间的距离。在量天尺上画出同一颗星星每天的不同位置，就能判断是哪一天了。

小灵通：在量天尺的中间竖一根竿子，看影子倾斜的角度以及影子的长短，就能判断太阳的高度了。

[关主释答]

你们的回答都不正确，观星台测量时要用到的仪器不仅有表、量天尺，还有景符，它是—个宽0.06米、长0.13米、中间留着一个小孔的铜叶，这也是由郭守敬发明的。

量天尺的两边刻有两条平行的水槽，它们分别连接着南边一个方形的注水池。首先给它们装上水，观察水面是否溢出或者低于正常情况，从而判断量天尺是否平正，确保测量结果的准确。接着在凹槽的顶端架上一根横梁，把景符北高南低地放在一个架子上，再把景符连同架子一起放在量天尺上面来回移动。根据针孔成像原理，日中时，横梁所产生的影子通过景符上的小孔投射到量天尺上，这样，量天尺上就能清晰地看到横梁的影像，由此能正确地计算出日影的长度。据说这种方法所测量的日影长度的误差可准确到两毫米左右，这在当时可是非常了不得的。

告成观星台的技术至少要领先欧洲300年。郭守敬等人通过实地测验，掌握了日月星辰和地球的运转规律，测定出二十四节气，特别是春分、夏至、秋分和冬至的精确时刻，推算出一个回归年长度为365天5时49分12秒，与现在的测定仅相差26秒。

责任编辑周巧娟