中国古代发明创造之圭表

　　圭表是中国古代重要的天文仪器，主要用于测量正午日影长度，确定冬至和夏至，进而确定回归年长度和历法的起算点。

　　圭表是由圭和表两部分构成。表是一根垂直竖立在地上的杆子，圭是平放在地上的起标尺作用的部件，放在表的正北方。从圭上的刻度读出表影的长度。表也可不与圭结合而单独使用测量方位，而与圭组合起来的圭表则用来测量正午日影。

　　由于不同季节太阳在正午十分的高度角不同，表投在圭上的影长也随之不同。在北回归线以北到北极圈以南的地区，正午时分太阳永远在正南方向，冬至日太阳高度角最低，表影最长，夏至日相反。

　　甲骨文中就有可能是正午测日影的卜辞，《周礼》中有“日至之景，尺有五寸，谓之地中”的记载。至迟在春秋时期就形成了用圭表测影确

　　古文献明确记载西汉长安城的灵台上设置铜圭表，表高八尺，圭长一丈三尺。1965年江苏仪征一座东汉中期墓中出土过一件小型铜圭表，表高为正常尺度的十分之一。

　　为了提高测量精度，需要保证表的垂直和圭面的水平。表的垂直是通过在表上悬挂垂线实现的，圭面的水平则采用了在圭面上开设沟渠的方法。汉代出土的铜圭表模型上已经有了沟渠。

　　从汉代到清代，中国古代留下了一系列二十四节气中午日影的数据，这是中国古代历法的宝贵资料。

　　中国传统的表高一般是八尺高，也有一丈高和九尺高的。对圭表作出最重大改革的是元代的郭守敬。为了提高观测精度，郭守敬将表高改为四十尺。但是表高增加之后表端投射到圭面的影子就会模糊不清，为了解决这个问题，郭守敬又设计了景符（一个带有小孔的铜片），放在圭面上，有轴可以转动，利用小孔成像原理把太阳的影子投到圭尺上，这样观测精度大大提高。

　　文献记载郭守敬建造过数个高表，其中河南登封告城镇的高表至今依然存在，现在一般称之为登封观星台。登封观星台实际上是以高台本身作为表，以设置在高台上的一条横梁作为表端，横梁到圭面的高度正好是元代的四十尺。圭面上有刻度，并有沟渠以调整水平。