?鄭州市登封 中國古代天文觀測臺(tái)觀星臺(tái)
觀星臺(tái)，是中國元代的天文臺(tái)，是中國著名的天文科學(xué)建筑物。觀星臺(tái)位于登封城東南十二公里的告城鎮(zhèn)周公廟內(nèi)，距周公測景臺(tái)二十米。至元十三年（公元1276年）由元代天文學(xué)家郭守敬創(chuàng)建。
中國古代天文觀測臺(tái)﹐坐落在河南省登封縣城東南15公里的告成鎮(zhèn)北﹐東經(jīng)113°08306±315﹐北緯34°24169±13。中國歷代許多天文學(xué)家曾到這里進(jìn)行過天文觀測?！吨芏Y·地官·司徒》
載:“以土圭之法﹐測土深﹐正日景(古“影字”﹐下同)﹐以求地中……日至之景﹐尺有五寸﹐謂之地中。”東漢鄭玄在注釋中引用鄭眾的話說:“土圭之長﹐尺有五寸。以夏至之日﹐立八尺之表﹐其景適與土圭等﹐謂之地中。今潁川陽城地為然?！苯裼^星臺(tái)南20米處﹐尚保存有唐開元十一年(公元723年)由天文官南宮說刻立的紀(jì)念石表一座﹐表南面刻“周公測景臺(tái)”五字。表高196.5厘米﹐約為唐小尺8尺﹐表下石座上面北沿6.6～37厘米﹐切近唐小尺1.5尺﹐故知此表在規(guī)制上與所載土圭測景說相近。
觀星臺(tái)系磚石混合建筑結(jié)構(gòu)﹐由盤旋踏道環(huán)繞的臺(tái)體和自臺(tái)北壁凹槽內(nèi)向北平鋪的石圭兩個(gè)部分組成﹐臺(tái)體呈方形覆斗狀﹐四壁用水磨磚砌成。臺(tái)高9.46米﹐連臺(tái)頂小室統(tǒng)高12.62米。頂邊各長8米多﹐基邊各長16米多﹐臺(tái)四壁明顯向中心內(nèi)傾﹐其收分比例表現(xiàn)出中國早期建筑的特徵。臺(tái)頂小室是明嘉靖七年(公元1528年)修葺時(shí)所建。臺(tái)下北壁設(shè)有對(duì)稱的兩個(gè)踏道口﹐人們可以由此登臨臺(tái)頂。在環(huán)形踏道及臺(tái)頂邊沿筑有1.05米高的階欄與女兒墻﹐皆以磚砌壁﹐以石封頂。為了導(dǎo)泄臺(tái)頂和踏道上的雨水﹐在踏道四隅各設(shè)水道一孔﹐水道出水口雕作石龍頭狀。臺(tái)的北壁正中﹐有一個(gè)直通上下的凹槽﹐其東﹑西兩壁有收分﹐南壁上下垂直﹐距石圭南端36厘米。
石圭用來度量日影長短﹐所以又稱“量天尺”。它的表面用36方青石板接連平鋪而成﹐下部為磚砌基座。石圭長31.196米﹐寬0.53米﹐南端高0.56米﹐北端高0.62米。石圭居子午方向。圭面刻有雙股水道。水道南端有注水池﹐呈方形﹔北端有泄水池﹐呈長條形﹐泄水池東﹑西兩頭鑿有泄水孔。池﹑渠底面﹐南高北低﹐注水后可自灌全渠﹐不用時(shí)水可排出。泄水池下部﹐有受水石座一方﹐為東西向長方形﹐其上亦刻有水槽一周。
中國著名的天文學(xué)家郭守敬﹐在元初對(duì)古代的圭表進(jìn)行了改革﹐新創(chuàng)比傳統(tǒng)“八尺之表”高出五倍的高表。它的結(jié)構(gòu)和測影的方法﹑原理在《元史·天文志》中有較詳細(xì)的記述。當(dāng)時(shí)建筑在元大都的高表據(jù)記載為銅制﹐圭為石制。表高50尺﹐寬2尺4寸﹐厚1尺2寸﹐植于石圭南端的石座中﹐入地及座中14尺﹐石圭以上表身高36尺﹐表上端鑄二龍﹐龍身半附表側(cè)﹐半身凌空擎起一根6尺長﹑3寸粗的“橫梁”。自梁心至表上端為4尺﹐自石圭上面至梁心40尺。石圭長度為128尺﹐寬4尺5寸﹐厚1尺4寸﹐座高2尺6寸。圭面中心和兩旁均刻有尺度﹐用以測量影長。為了克服表高影虛的缺陷﹐測影時(shí)﹐石圭上還加置一個(gè)根據(jù)針孔成像原理制成的景符﹐用以接受日影和梁影。景符下為方框﹐一端設(shè)有可旋機(jī)軸﹐軸上嵌入一個(gè)寬 2寸﹑長4寸﹑中穿孔竅的銅葉﹐其勢南低北高﹐依太陽高下調(diào)整角度。正午時(shí)﹐太陽光穿過景符北側(cè)上的小孔﹐在圭面上形成一很小的太陽倒像。南北移動(dòng)景符﹐尋找從表端橫梁投下的梁影。這條經(jīng)過景符小孔形成的梁影清晰實(shí)在﹑細(xì)若發(fā)絲。當(dāng)梁影平分日像時(shí)﹐即可度量日影長度。
登封觀星臺(tái)的直壁和石圭正是郭守敬所創(chuàng)高表制度的僅有的實(shí)物例證。所不同的是﹐觀星臺(tái)是以磚砌凹槽直壁代替了銅表。經(jīng)過實(shí)地勘測推算。直壁高度和石圭長度等結(jié)構(gòu)與《元史》所載多相符合。石圭以上至直壁上沿高36尺﹐從表槽上沿再向上4尺﹐即為置橫梁處﹐恰在小室窗口下沿﹐很適合人們?cè)谂_(tái)頂操作。由此至圭面為40尺。通過仿制橫梁﹑景符進(jìn)行實(shí)測﹐證明觀星臺(tái)的測量誤差相當(dāng)于太陽天頂距誤差1/3角分。
除了測量日影的功能之外﹐當(dāng)年的觀星臺(tái)上可能還有觀測星象等設(shè)施。元初進(jìn)行“四海測驗(yàn)”時(shí)﹐在此地觀測北極星的記錄﹐已載入《元史·天文志》中:“河南府陽城﹐北極出地三十四度太弱?！?“太弱”為古代一度的十二分之八)又據(jù)明萬歷十年(公元1582年)孫承基撰《重修元圣周公祠記》碑載:“磚崇臺(tái)以觀星。臺(tái)上故有滴漏壺﹐滴下注水﹐流以尺天?！庇纱丝芍^星臺(tái)當(dāng)是一座具有測影﹑觀星和記時(shí)等多種功能的天文臺(tái)。
觀星臺(tái)位于登封市東南10公里的告成鎮(zhèn)（告成即古陽城，是中國最早的私有制王朝――夏朝的建都之地，也是中國歷史上第一個(gè)農(nóng)民起義領(lǐng)袖的故鄉(xiāng)，歷史上曾被人們看作是天地的中心），嵩山風(fēng)景名勝區(qū)的八大景區(qū)之一。 觀星臺(tái)由元代天文學(xué)家郭守敬創(chuàng)建，是世界上最著名的天文科學(xué)建筑物之一，它反映了中國古代科學(xué)家在天文學(xué)上的卓越成就，在世界天文史、建筑史上都有很高的價(jià)值, 1961年3月4日被國務(wù)院公布為第一批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。 觀星臺(tái)始建于至元十三年（公元1276年），距今已有700余年的歷史，其作用是：晝測日影，夜觀極星，以正朝夕。郭守敬通過實(shí)地測驗(yàn)，掌握了日月星辰和地球的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，測定出一年二十四節(jié)氣，夏至和冬至，春分和秋分的精確時(shí)刻 ，實(shí)行了當(dāng)時(shí)世界最先進(jìn)的歷法――《授時(shí)歷》，推算出一個(gè)回歸年為365天5時(shí)49分12秒 ，與現(xiàn)在的測定僅相差26秒，與世界上通用的《格里高利歷 》分秒不差 。但我們的《授時(shí)歷》比《格里高利歷 》早300余年。 同時(shí)，在觀星臺(tái)內(nèi)，還有一“測景臺(tái)”，它是周文王的第四個(gè)兒子姬旦修建，是古代祖先測量日影，驗(yàn)證四時(shí)的儀器。周在滅商之后，建立了周王朝，俗話說“得中原者得天下”，周王朝因此要在中原建都，也就是現(xiàn)在的洛陽，為了政治統(tǒng)治的需要，也為了尋求營建東都洛陽的準(zhǔn)確天文依據(jù)，周公姬旦才修建了“測景臺(tái)”。周公姬旦也通過測景臺(tái)的實(shí)地觀測，確立了“冬至”、“夏至”、“春分”、“秋分”，劃定了“春、夏、秋、冬”四時(shí)。
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