春分到秋分圭表影长变化规律

正方位、定节气的圭表远古时，人们就意识到太阳运行与时间的关系，并尝试找出其中的联系。

当他们发现地上的影子会随着太阳在天空的运行轨迹而出现长短变化时，一个大胆的设想由此产生：能不能通过测量影子的长度来确定时间呢？起初，人们把一根竿子直立在平地上，用尺子去测量它的影子长度。

后来人们发现，每到正午时竿影总会投射在正北方。

于是，他们就想了个“偷懒”的法子：在长方形石板上刻或画上刻度，南北向平铺在地面，将竿子垂直立在石板南端 ，这样一来，竿影就直接投射在石板上。

由于石板上有刻度，人们可以很直观地知道竿影长度。

人们将这根竿子叫作“表”，将刻有刻度的石板叫作“圭”。

圭和表组成了圭表。

圭表不仅是世界上最早的计时器，也是我国古代一种重要的天文仪器。

现代考古表明，最晚在春秋时期，人们就懂得了使用圭表来确定二至日的方法，即将正午表影最长的那一天定为“冬至”，正午表影最短的那一天定为“夏至”。

古人通过圭表测量正午时日影的长度，先确定冬至和夏至，继而确定回归年即人们常说的“一年”长度和历法起算点。

正方位、定节气的圭表1 正方位朝廷在长安城的灵台上设置了一座铜圭表，表高八尺，圭长一丈三尺。

之后很长一段时间，“表高八尺，圭长一丈三尺”便成为圭表的标准尺寸。

不过，这种圭表在实际使用中却存在不足：首先，导致测得的影长存在误差；即十分之一分，不够精准。

以冬至为例，假设日影长度的误差为一分，据此推算出来的冬至时刻就会存在半个或一个时辰的误差。

对于天文历法来元代科学家郭守敬改进圭表，将表的高度增加到四十尺，即标准表高的五倍，因此也被称为“高表”。

因为表高增加，表影长度也随之增加，边缘模糊所造成的误差也就相对变小了。

此外，郭守敬还利用小孔成像的原理，制作了景符。

当太阳、高表顶端的横梁、景符正中的小孔处于同一直线时，圭面上就会出现横梁的清晰实像。

如此双管齐终于使圭表测影的精确度有了很大提高。

冬至、春分、夏至、秋分是人们在一 年中的关键性时间标记点，对农业耕作有指导作用。

正方位、定节气的圭表作者：来源：《百科探秘·海底世界》2019年第08期远古时，人们就意识到太阳运行与时间的关系，并尝试找出其中的联系。

当他们发现地上的影子会随着太阳在天空的运行轨迹而出现长短变化时，一个大胆的设想由此产生：能不能通过测量影子的长度来确定时间呢？起初，人们把一根竿子直立在平地上，用尺子去测量它的影子长度。

后来人们发现，每到正午时竿影总会投射在正北方。

于是，他们就想了个“偷懒”的法子：在长方形石板上刻或画上刻度，南北向平铺在地面，将竿子垂直立在石板南端，这样一来，竿影就直接投射在石板上。

由于石板上有刻度，人们可以很直观地知道竿影长度。

人们将这根竿子叫作“表”，将刻有刻度的石板叫作“圭”。

圭和表组成了圭表。

圭表不仅是世界上最早的计时器，也是我国古代一种重要的天文仪器。

现代考古表明，最晚在春秋时期，人们就懂得了使用圭表来确定二至日的方法，即将正午表影最长的那一天定为“冬至”，正午表影最短的那一天定为“夏至”。

古人通过圭表测量正午时日影的长度，先确定冬至和夏至，继而确定回归年即人们常说的“一年”长度和历法起算点。

以表为圆心画一个圆周，观测同一天日出、日落时的表影与圆周的交点。

连接两个交点的直线，就代表正东、正西的方向。

正午时的表影方向和夜间北极星的方向，可作为验证依据。

测定节气（主要用途）冬至：表影最长春分：表影适中夏至：表影最短秋分：表影适中西汉时，朝廷在长安城的灵台上设置了一座铜圭表，表高八尺，圭长一丈三尺。

之后很长一段时间，“表高八尺，圭长一丈三尺”便成为圭表的标准尺寸。

不过，这种圭表在实际使用中却存在不足：首先，表影边缘不清晰，导致测得的影长存在误差;其次，圭的刻度单位仅能到厘，即十分之一分，不够精准。

以冬至为例，假设日影长度的误差为一分，据此推算出来的冬至时刻就会存在半个或一个时辰的误差。

对于天文历法来说，这是很大的误差了。

元代科学家郭守敬改进圭表，将表的高度增加到四十尺，即标准表高的五倍，因此也被称为“高表”。

有关日晷和圭表的介绍一、日晷1、简介日晷仪也称日晷，是观测日影记时的仪器，主要是根据日影的位置，以指定当时的时辰或刻数，是我国古代较为普遍使用的计时仪器。

但在史籍中却少有记载，现在史料中最早的记载是“汉书·律历志·制汉历”一节：太史令司马迁建议共议“乃定东西，主晷仪，下刻漏”，而“汉书·艺文志”中列有晷书34卷，但仅存书名，而无内容。

2、概述日晷本义是指日影，是使用太阳的位置来测量时间的一种设备，主要由一根投射太阳阴影的指标、承受指标投影的投影面(即晷面) 和晷面上的刻度线组成。

最常见的设计，也就是最普通的，就是所谓的庭园日晷，让日影投射在一个标有时刻的平面上，当太阳移动时，影子所指示的时间也将跟着变动。

其实，日晷可以设计在任何物体的表面上，让固定的指针产生阴影来测量时间。

因此，日晷有许多种不同的形式：如地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷以及卯酉式日晷等等。

3、常见分类（1）水平式日晷水平式日晷（The Horizontal SundialE）是最常用的日晷，采用水平式的刻度盘，日晷轴的倾斜度，依使用地的纬度设定，刻度需要利用三角函数计算才能确定。

适合低纬度的使用。

（2）赤道式日晷赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）是依照使用地的纬度，将轴（指时针）朝向北极固定，观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置。

盘上的刻度是等分的，夏季和冬季轴投影在圆盘上的影子会分在圆盘的北面和南面，适合中低纬度的使用。

若将圆盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。

（3）极地晷极地晷（TheRE polar Dial）供指时针投影的平面与指时针平行，即与地平面的夹角与地理纬度相同，并朝向正北。

时间的刻画可以用简单的几何图来处理，投影的时间线是平行的线条。

适合各种不同的纬度使用。

（4）南向垂直日晷南向垂直日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盘面朝向正南且垂直地面的日晷。