圭表 ， 世界上最早的计时器
《周礼.地官.大司徒》：“以土圭之法测土深、正日影以求地中 。日南则景短 ， 多暑；日北则景长 ， 多寒；日东侧景夕 ， 多风；日西则景朝 ， 多阴 。”图一：汉代圭表 ， 发现于1977年 ， 安徽阜阳西汉汝阴侯夏侯灶（?-前165年）墓
文章插图
圭表是中国古代根据日影长度变化 ， 测定季节、划分四季和推算历法的工具 。相传是周朝周公姬旦所发明 。
（我更倾向于认为是古代劳动人民智慧的结晶 ， 被统治者采用并加以标准化）
圭表由“圭”和“表”组成 ， 表是一根垂直立于地面的杆或柱；圭是地面一根垂直于立杆或立柱的水平标尺 ， 指向正北 。正午时分 ， “表”的日影落在“圭”的刻度上 ， 根据表影的长度可以测定节气 ， 推算历法等 。
比如：可以通过测量两次正午时（12点整）表影长度最长时刻（冬至点）的时间间隔（两个冬至点之间的时间间隔） ， 确定一年的长度 。通过测量正午表影长度确定冬至、夏至 ， 进而推算回归年长度 。
高表 ， 郭守敬的改良
《元史·天文志》载："景符之制 ， 以铜叶 ， 博二寸 ， 加长博之二 ， 中穿一窍 ， 若针芥然 ， 以润方为趺 ， 一端设为机轴 ， 可令开阖 ， 稽其一端 ， 使其势斜倚 ， 北高南下 ， 往来迁就于虚梁之中 。窍达日光 ， 仅如米许 ， 隐然见横梁于其中 。"1. 高表设计
最早的圭表 ， 存在着影子边缘不清晰 ， 难以判断端点位置；以及测量精度不够精密等问题 。直到元朝郭守敬的出现 。
郭守敬是元朝的天文学家、数学家和水利学家 ， 他对传统圭表进行了大幅度的改良：
首先是增长表竿（从汉朝的标准8尺增加到40尺）以缩小误差比例 ， 同时在竿顶设置横梁 ， 作为参照物来协助识别影子的边缘位置；
图二：明朝仿元郭守敬制铜圭表 ， 现藏于南京紫金山
【为什么有人说圭表是中国开天辟地第一大发明呢】
文章插图
注：陈列在北京古观象台的圭表 ， 其石制底座为原件（如下图） ， 是明朝仿元朝郭守敬圭表所制 ， 其上的铜圭表为1983年复制品 ， 原件在南京 。
文章插图
其次 ， 他发明了辅助仪器“景符” ， 用来提高测量效果 。
图三：圭表与景符原理示意
文章插图
景符 ， 即影符 ， 是利用针孔成像的办法 ， 使高表横樑在日光下所投虚影成为精确实像 。它是一片四寸长、二寸宽的铜叶 ， 正中开一个针孔那样的小洞 。铜叶的一端用枢纽接在一个二寸见方的框子边上；另一端用小棍支撑起来 ， 就跟箱子盖那样可以自由启闭 ， 以便调节其倾斜度 。将景符放置在圭面上 ， 正对太阳 ， 日光通过小孔 ， 射到圭面上 ， 就会形成一个极微小的太阳像 ， 非常明亮 。测量正午日影时 ， 先将景符放在圭面上影端旁边 ， 使符面垂直于日光 ， 然后前后移动景符 ， 使太阳、高表顶部横梁与符上小孔三者正好处在同一条直线上 ， 这时圭面上所显露出的太阳像跟米粒大小 ， 亮晶晶的 ， 中间有一条细如发丝的横梁影子 ， 立刻记下它的位置 ， 通过此方法测得的表影长度比以前圭表测影要精确得多 。推荐阅读
- Protel DXP 2004绘制电位器PCB库元件实例
- 温暖你的心灵叫什么歌
- 离婚过错赔偿的方式有几种
- 恋活sunshine人物卡出包王女菈菈 恋活2出包王女菈菈怎么捏
- 建筑资料员考证
- 快手搜索怎么没了
- 人做梦会有预知能力吗 人做梦有预知能力是真的吗
- Win7系统如何开启/关闭硬件加速？
- 头戴式和耳戴式口罩的区别