自制圭表测时间

◎文/图 中国科学院国家天文台 郭红锋

自制圭表测时间

◎文/图 中国科学院国家天文台 郭红锋

很早以前，人们发现房屋、树木会在太阳光下投出影子，于是就有了“立竿见影”的成语。后来，人们发现影子的长短、方向按照一定的规律变化，但正午时太阳的影子总是投向正北方向。于是，人们便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化，又在地面平放一把尺子来测量影子的长度和方向，这就是最原始的圭表。

圭表是我国古代度量日影的天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。古代称直立的柱子为“表”（例如天安门前的华表立柱），所以圭表的直立部分叫做表；圭表的平卧部分（正南正北方向平放，用于测定表影长度的刻板）叫做圭。古人依据影子的方向和长短及其变化，可以确定时辰、方向、节令、地理位置等。

圭表是中华文明的一部分，又在生产和生活中起着重要作用。今天，我们就自己动手制作一个可以随身携带的简易圭表测时间吧。

经过长期观测，古人不仅了解到一天中表影在正午最短，而且得出一年内夏至日的正午烈日高照，表影最短；冬至日的正午，煦阳斜射，表影最长。于是，古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。正午时表影投在石板上，能直接读出表影达到的长度值。而连续两次表影达到最长值（或最短值）时相隔的天数，就是一年的时间长度。

建于河南登封的古观星台，是我国现存最古老的天文台，其建筑本身就是一个巨大的圭表。元代著名天文学家郭守敬以登封观星台为中心，经过多地、多次联合测量，于公元l2l8年得出回归年周期为365.2425日，比西方早300年，与现代科学推算的回归年周期相比仅差26秒，由此可见圭表在天文学史上的重要作用和贡献。

制作方法：

1. 沿剪裁线裁开；

2. 将表的外轮廓剪下来；

3. 将两个方形“剪除缺口”剪掉；

4. 沿折叠线1（两边）向内折叠；

5. 沿折叠线2（两边）向外折叠；

6. 把最外边的“内面粘贴”区域粘起来；

7. 把粘贴点A和粘贴点B朝外翻开，与圭上的对应粘贴点粘在一起。

准备材料：

剪刀

胶水

圭表模版

如何使用圭表测时间

1.南北方向和正午时刻测量：将圭大致沿着南北方向平放，表在南端。正午前后，不断调整圭的方向，使表影在圭中间的两条虚线内。当表影的顶端与两条线垂直时，表影的方向即为南北方向；此时刻即为当地的正午时刻。

2.冬至日和夏至日测量：一年中表影最长的日期为冬至日，最短的日期为夏至日。

3.回归年测量：连续两次测得表影最长值或最短值之间的相隔天数就是一年的周期数，即回归年的天数。