立竿見影——由圭表看夏至

「立竿見影」這個詞語，相信大家耳熟能詳，可你知道嗎？早在3000多年前，我們的祖先就是利用立竿見影的原理，發明了古老的圭表。

自古以來中國就是一個農業大國，播種和收割都和季節息息相關，而且極為重要！日晷的發明使得人們可以看出和掌握一天白天的時間（當然這天一定要有陽光）。那麼一年究竟有多少天？每天又是一年中的哪天呢？經過長年累月地觀察，人們發現炎熱的夏天，太陽升的很高白天很長，可是陽光下物體影子卻很短;相反，寒冷的冬天，太陽升的低白天變短，可是陽光下物體的影子卻變長了。

人們在晝夜交替中提出了「日」的概念，從月亮的圓缺變化中產生了「月」的概念，又從寒暑變遷中產生了「年」的概念。用天象變化計量時間並服務於當時的生產，這就是曆法產生的歷史。立桿測影——用最簡單的天文儀器來研究曆法，圭表的發明，是天文學發展的一次飛躍。

我國古代測日影時所用的儀器就是「圭表」。「表」就是直立於平地上測日影的標杆和石柱。「圭」則是正南正北方向平放的測定表影長度的刻板。

現存在紫金山天文台的圭表

現存於紫金山天文台的圭表是清代重修的明代銅圭表,它由兩部分組成,一是直立的表,二是正南正北平放的圭。與傳統的表高八尺不同，其表高為一丈，圭面長十六尺二寸，其上有水槽，可以注水來檢查圭面是否水準。在圭面上精緻地刻有長度標記，可以方便地讀取表影的長度。根據立竿見影的原理,通過觀測每天正午時分表影（日影）長度的變化,確定節氣和年長。我們祖先發現在一年中有那麼一天太陽最高，表影最短，但白天卻最長；有那麼一天太陽最低，表影最長，但白天卻最短。表影總是從最短到最長之間有規律的來回伸縮，後來就將表影最短的那天定為夏至，表影最長的那天定位冬至,現在你知道為什麼俗語說：「吃了夏至面，一天短一線」了吧，這裡的短一線不是指的表影的長度，而是指的白天的時間長度。

夏至 日影長度57厘米（2010年6月21日所拍）

冬至時日影

表影從最短到最長再回到最短的一個周期，就是我們現在的一個回歸年長度。我國古代就用這種方法測定出一個回歸年的長度為365天又1/4日。當年郭守敬所測算的回歸年長度和現今採用的回歸年長度相比較僅差26秒，可見我國古代科學的先進程度。

親愛的朋友，你也可以自製圭表，來測量日影長短的變化，看看你測量的夏至是否準確呢？

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