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游周公观景台

已有 1350 次阅读 2023-8-25 16:27 |系统分类:科普集锦

位于河南登封的周公测景台是最著名的一个我国古代天文观象场所。相传周武王伐纣灭商后,由于当时的国都镐京地处西陲,无法对当时的中原地区进行有效统治,于是委派周公、召公寻找天下居中之地营建新的京师。周公经过天文测绘加占卜,选定在洛水北岸建造成周洛邑,就是现在的洛阳。而周公进行天文观测的场所就是“周公测景台”。从那时起,洛阳成为中国人心中认定的“天下之中”,而天文观象的天下中心就是“周公测景台”。我国先秦汉代的许多天文学相关记载,多以这里的观测作为参考。例如《周礼》中记述八尺高的圭表,夏至的日影长度为一尺五寸,换算成观测地点的纬度约为北纬34°,与周公测景台的地理坐标基本一致。

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元代郭守敬在此设立的四丈高圭表,它是周公测景台的标志


我国自古就极其重视天文历法,观象授时被看作一个王朝履行政权的最基本配置,有“天子设灵台以观天文”之说。灵台一般设在国都,周公测景台由于远离城邑,它不可能履行灵台的功能。但由于周公在此观象,并且处于“地中”的地位。后世在重修历法时,往往将这里作为天文观象的首选之地。其背后中国对“天下之中”的重视与天文观象自古至今的传承。

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影壁墙“千古中传”的题词,显示了观景台千年以来在中国人心目中“天下之中”的地位

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测景台的结构图


在现存的遗址上,周公的观象遗迹已不可考,目前留存的有唐朝南宫说设立一个石质圭表和元代郭守敬建造的四丈高圭表。其背景分别的一行在大唐、郭守敬在元朝的广阔疆域进行天文观象,制定了《大衍历》和《授时历》。这两件事不仅是中国历史上的重要事件,而且具有世界级的影响。例如一行通过这次天文测绘,同时计算了经线的长度,而郭守敬测得一个回归年的时间为365.2426日,在当时处于最先进的水平。500年后,法国数学家和天文学家拉普拉斯在计算黄赤交角的变化和地球的偏心率时,也引用了郭守敬的这些数据,并对其测绘工作给予了高度评价。另一件对我国历史有重要影响的事件——汉武帝“太初改历”可能也与这里有关,史书中有落下闳“于地中转浑天”之说,就是说民间天文学家落下闳在“地中”设立浑天仪进行天文观测。这里“地中”指的是洛阳,并没有明确是在周公测景台,不过从天文测绘的历史传承看,测试地点最可能选在这里。因此可以说,周公测景台相当于我国古代的格林威治天文台,它不仅是我国古代产生历法的天文观测点,也是我国进行地理测绘的参考点。

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唐代留存下来的石圭表,为唐高僧天文学家一行在天文测绘时由南宫说设立。也有说法是这个圭表是南宫说根据周公当时遗留的圭表设立,周公设立的本来是木制圭表,当时已经腐烂不堪。南宫说将其拆除改为目前这种石质结构。该圭表的正面有“周公测景台”5个绿字,现在已经不太好辨认。

ba3b946a57371a550ef8e3b6cf193bf.jpg测景台北部锥面仰角约为80.5度,对应夏至时日光的入射角

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四丈高圭表,它的表为9.46米高的铜柱,正午的时候,成像在31米长的圭面上,圭面刻有槽,用于注水找平。

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四丈圭表测试原理,通过“景符”小孔成像,解决日影发散的


2023年8月一个炎热的周末下午,我们驱车来到这里。与先前游玩嵩山或少林寺时的人山人海不同,这个景点虽然免票,但仍然格外冷清,偌大的景点里也只有三五拨游客,一般拍拍照就匆匆离开。这与“测景台”本身可供参观的内容较少有关,除了唐圭表,和郭守敬的观星台,这里还有少量的古代天文观象装置,例如浑仪、简仪,正方案、仰仪等等,其中相当一部分与郭守敬有关。另外还有各式各样的日晷。另一方面,我感觉对这些天文仪器的介绍太少了,我国古代天文测绘的许多技巧并没有介绍。例如唐圭表方锥形基座的北斜面就对应夏至时的日光角度;我国古代的天文仪器都刻有槽,通过在槽中灌水,通过水平面进行找平,四丈圭表上就有这样的刻槽;郭守敬设立比标准高度高得多的圭表,是为了让日影更长,测量更准,但这么高的“表杆”的投影比较模糊,难以测量影长,于是郭守敬利用小孔成像原理,采用一个叫“景符”的装置,让表杆通过2mm的小孔成像,实现了精确测日影的长度;……如果把类似的这些知识收集、整理、展示出来,将非常有意义。

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浑仪、简仪、日晷展示


作为一位后世的时间频率研究者,凭吊“周公测景台”,神游于古代那些影响后世的天文观测瞬间,是一件非常享受的事,如果大家对古代的天文历法有一些了解,相信也可以体会与品味这种美好。

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测景台外部的郭守敬像,伟大的天文学家

39a3090e9e12051a85ca388ff1bc1c24.jpg我们下午3点左右参观,日晷显示为未时正时




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