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太阳钟

  在历史的长河中,天文学和计时学是相伴发展的,可以说有了天文学,也就有了计时学,计时仪器和天文仪器一样,是经过漫长的发展历程逐渐精确化的。最古老的计时仪器是土圭、圭表和日晷,其原理是通过太阳的投影和方位计时,一般通称太阳钟。


  1.1土圭
  土圭是最古老的计时仪器,是一种构造简单,直立的地上的杆子用以观察太阳光投射的杆影,通过杆影移动规律、影的长短,以定冬至、夏至日。“尚书·尧典”中记述土圭始于尧帝时期,即公元前2357-2258年,史学界认为“尧典”不是尧时写的,是周代史官根据传闻编写,后经春秋战国(公元前7~2世纪)时儒家陆续补订而成。因此我们可以认为,至迟在公元前7世纪掌管天地四时的官吏已使用土圭分出二分二至,确定一年为366天。到殷商时代(公元前1520~1030年)测时已达到相当高的精度,其干支记日法一直延用到今天。


  

1.2圭表
  由于土圭的构造简单,不易掌握,所以逐渐发展为圭表。“隋书天文志”将圭表的创造追溯到公元6世纪:南北朝梁武帝天监年间(公元503~519年)祖(祖冲之之子)造八尺高的铜圭表,观测圭上表影的长短,测订时间。但1965年江苏仪征东汉墓(公元25~220年)出土了一件青铜铸的圭表,这说明圭表的创制和使用要早于记载几百年。待到“元史·天文志”对圭表的形制、构造、材质都有详尽的记述。
  元初郭守敬按照圭表的原理在河南登封建立了高耸的观星台,在大都(今北京)设置了圭表。明正统二年至七年(公元1437~1442年)在北京古观象台建造圭表,清乾隆九年(公元1744年)重修并加以改进。古代圭表是用来判断方向,测定季节,四季划分和推算历法,对农业生产发展起到重要作用。

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