登封觀星臺(tái) 經(jīng)典知識(shí)物理篇

1、登封觀星臺(tái) 經(jīng)典知識(shí)物理篇蘇霍姆林斯基說：讓學(xué)生變得聰明的方法 ,不是補(bǔ)課 ,不是增加作業(yè)量 ,而是閱讀、閱讀、再閱讀。學(xué)生知識(shí)的獲取、能力的提高、思想的啟迪、情感的熏陶、品質(zhì)的鑄就很大程度上來源于閱讀。我們應(yīng)該重視它 ,歡送閱讀登封觀星臺(tái) 經(jīng)典知識(shí)物理篇。登封觀星臺(tái)登封觀星臺(tái)中國(guó)古代天文觀測(cè)臺(tái) ,座落在河南省登封縣城東南15公里的告成鎮(zhèn)北 ,東經(jīng)1130830.631.5 ,北緯342416.91.3。中國(guó)歷代許多天文學(xué)家曾到這里進(jìn)行過天文觀測(cè)。?周禮地官司徒?載：以土圭之法 ,測(cè)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

2、圭之長(zhǎng) ,尺有五寸。今潁川陽(yáng)城地為然。今觀星臺(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(cè)景臺(tái)五字。表高196.5厘米 ,約為唐小尺8尺 ,表下石座上面北沿距表36.637厘米 ,切近唐小尺1.5尺 ,故知此表在規(guī)制上與?周禮?所載土圭測(cè)景說相近?，F(xiàn)存觀星臺(tái)創(chuàng)立于元朝初年 ,距今約七百年。它不僅是中國(guó)現(xiàn)存最早的天文臺(tái)建筑 ,也是世界上重要的天文古跡之一。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)向北平鋪的石圭兩局部組成。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(zhǎng)8米多

3、 ,基邊各長(zhǎng)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(guó)早期建筑的特征。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。踏道以石條筑成 ,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(zhǎng)短 ,所以又稱量天尺。它的外表用36方青石板接連平鋪而成 ,下部為磚砌基座。石圭長(zhǎng)31.196米 ,寬0.53米 ,南端

4、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 ,呈長(zhǎng)條形;北端有泄水池 ,呈長(zhǎng)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(zhǎng)方形 ,其上亦刻有水槽一周。中國(guó)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(cè)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?yè)?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

5、上端鑄二龍 ,龍身半附表側(cè) ,半身凌空擎起一根6尺長(zhǎng)、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(zhǎng)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(cè)量影長(zhǎng)。為了克服表高影虛的缺陷 ,測(cè)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(zhǎng)4寸、中穿孔竅的銅葉 ,其勢(shì)南低北高 ,依太陽(yáng)高低調(diào)整角度。正午時(shí) ,太陽(yáng)光穿過景符北側(cè)上的小孔 ,在圭面上形成一很小的太陽(yáng)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)假設(shè)發(fā)絲

6、。當(dāng)梁影平分日像時(shí) ,即可度量日影長(zhǎng)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(cè)推算 ,直壁高度和石圭長(zhǎng)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(cè) ,證明觀星臺(tái)的測(cè)量誤差相當(dāng)于太陽(yáng)天頂距誤差1/3角分。除了測(cè)量日影的功能之外 ,當(dāng)年的觀星臺(tái)上可能還有觀測(cè)星象等設(shè)施。元初進(jìn)行四海測(cè)驗(yàn)時(shí) ,在此地觀測(cè)北極星的記錄 ,已載入?元史天文志?中：河南府陽(yáng)城 ,北極出地三十四度太弱。(太弱為古代一度的十二分之八)又所明萬歷十年(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。由此可知觀星臺(tái)當(dāng)是一座具有測(cè)影、觀星和記時(shí)等多種功能的