发布网友 发布时间:2022-04-22 16:54
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热心网友 时间:2023-09-27 03:51
古代天文学家为了测定天体的方位、距离和运动,设计制造了许多天体测量的仪器。通过获得这些仪器测定的数据,来为各种实用的和科学的目的服务。
我国古代天体测量方面的成就是极其辉煌的。在诸多天体测量仪器中,表和圭通过测定正午的日影长度以定节令,定回归年或阳历年。还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及24个二节令的日期,作为指导农事活动的重要依据。
表就是直立在地上的一根竿子,是最早用来协助肉眼观天测天的仪器。圭是用来量度太阳照射表时所投影子长短的尺子。两者结合在一起用时,遂称为“圭表”。从史料记载和发展规律来看,表的出现先于圭。
甲骨文中有关“立中”的卜辞,是关于殷人进行的一种祭祀仪式,是在一块方形或圆形平地的*标志点上立一根附有下垂物的竿子,附下垂物的作用在于保证竿子的直立。
殷时的人们在4月或8月的某些特定日子进行这种“立中”的仪式,其目的在于通过表影的观测求方位、知时节。表明当时的人们已知立表测影的方法了。
事实上,在殷商之前,由于太阳的出没伴随着昼夜的交替,从原始社会起,人们就知道判别方向应同太阳升落有关。
早在新石器时期的墓葬群中,考古学家已发现其墓主人的头部都朝着一定的方向:陕西省西安半坡村朝西,山东省大汶口朝东,河南省青莲岗各期朝东,或东偏北、东偏南。这显然同日月的升落有关。
殷商时用表测日影的旁证还有甲骨文中表示一天之内不同时刻的字。这些字都同“日”字有关,如朝、暮、旦、明、昃、中日、昏等,其中“中日”与“昃”更是明确表示日影的正和斜,是看日影所得出的结论。
这一点同时也说明了表的一个用途,即利用表影方位的变化确定一天内的时间,这便是后代制成日晷的原理。也就是说,日晷还是在表的基础上发展起来的。
关于圭的出现,详细记录有圭表测量的书是战国至西汉时的《周礼》、《周髀算经》、《淮南子》等,因而一般人多认为圭的出现要在春秋战国时期。
东汉文字学家许慎《说文解字》认为,圭是做成上圆下方的美玉,公侯伯子男所执之圭有9寸、7寸、5寸之不同。因而圭的长短就是各人身份的标志,换句话说,圭就是度量身份的尺子。
圭本身是一种表示官阶身份的标志,而“土圭”则是用于量度的圭。《周礼》中的《考工记·玉人》记载了土圭的制造和用途:“土圭尺有五寸,以致日,以土地。”
意思是说,用1.5尺的圭去进行度量,求得时间和季节,也可求地方的南北所在。
按《周髀算经》提供的数据,一般用6尺之表,则夏至时日影最短为1.5尺,正好是圭之长。
“土圭”和“土圭之法”是从“表”发展至“圭表”之间的一个过渡。最初是用一根活动的尺子去量度表影,以后才发展成将圭固定于表底,并延长其长度,使一年中任一天都可以方便地在圭面上读出影长,这才是圭表。
目前所见的圭表实物最早当推1965年在江苏省仪征东汉墓中出土的铜圭表。表身可折叠存放于圭上专门刻制的槽内,圭上的刻度和铜表的高度均为汉制缩小10倍的尺寸。圭表作为随葬品埋入墓内,说明东汉时期圭表已很普及了。
从表发展成圭表是一个进步,是人们对立表测影要求精确化和数量化的体现。在一块方形或圆形平地的*直立一表,可以根据日出和日入的表影方向定出东西南北,也可以根据一天之内表影方向的变化制订出一日内的时刻。而这些也恰恰是制订历法所必需的。
在《周髀算经》一书中。还叙述了利用一根定表和一根游表测天体之间角距离的方法:
在一平地上先画一圆,立定表于圆心,另立一游表于正南方,当女宿距星南中天时,迅速将正南方之游表向西沿圆周移动,使通过定表和游表可见牛宿距星,这时量度游表在圆周上移动的距离,化成周天度就是牛宿的距度,也就是牛宿距星和女宿距星间的角度。
表,这一最简单最早出现的仪器,后来得到了很大的发展和改进。
为了使表影清晰,将表顶做成尖状的劈形或加一副表,与主表之影重合;为了提高表影测量精度,既加高表身,又发明相应的设备景符;为了测定时间,制成日晷,有赤道式的也有地平式的;为了使表不仅能观测日影,使既能观月,也能观星,又发明窥几等。
总之,表和圭在我国古代天文学的发展中起了相当大的作用,是一类重要的古代天文仪器。即使在现在,它的定方向、定时刻的功能有时还会给人们以帮助。