太阳这么毒，我们来量一下它的影子吧

这几天北京的气温再创新高！ 您是否曾感叹天气太热不想工作？

然而，在远古时代，总有一群人在烈日下测量大地的影子。 对了，他们就是古代秦天监狱的天文学家！ 为了完成修改历法的国家重大专项工程，他们早起晚干，白天研究太阳的影子，晚上考察北极星。 今天我们来谈谈垂直杆阴影测量。

古人是如何知道时间的？

在古代，人们“日出而作，日落而息”。 在长期的劳动和生活实践中，循环和简单数字的概念逐渐显现，于是他开始“结日”或“刻木记日”。

古人经过长期观察发现，太阳每天有规律地从东边升起，从西边落下，这就是一天； 月亮有规律地盈亏，就是一个月； 寒暑的循环是一年。 太阳与人类的关系如此密切，对太阳位置的观测很早就开始了。

立即利用物体的影子来判断时间

最简单的天文仪器“圭表”由“圭”和“表”两部分组成。 “桌”是直立在地面上的一根杆子或铜柱。 同时，古人将一把尺子水平放置在地面上，以测量影子到达正北时的长度。 这位统治者被称为“圭”。

簋与桌子相互垂直，形成簋桌。 表的高度一般为八尺，圭可短可长，只要能测出夏至时的最短影子长度或冬至时的最长影子长度即可。 古人用标准来确定方向、节气、时间、地域。

标准测光示意图

一年中，随着季节的变化，中午太阳的高度也有所不同：每年夏至时，太阳在天空中最高，影子最短；每年夏至时，太阳在天空中最高，影子最短；每年夏至时，太阳在天空中最高，影子最短；每年夏至时，太阳在天空中最高，影子最短。 冬至时，太阳在天空中最低，影子最长。 通过测量表杆的太阳影子，从最长到次最长的时间间隔就是“年”的长度。 这样测量的“年”在天文学上称为回归年。

地球绕太阳公转一圈就是回归年

世界上最古老的龟表道观龟表寺

2002年，考古学家在山西襄汾发现了天文台遗址，被誉为中国考古天文学的开端。 陶寺墓出土的两根漆杆可能是世界上最古老的古表，距今已有4000多年的历史。

陶寺IIM22:43出土漆杆示意图

最具纪念意义的模型周公观景台

据说，3000多年前，周公姬旦用木陶器测量太阳的影子，确定了“地心”。 唐代天文学家南宫氏说，为了保存旧制，他用石表代替了木表，并在上面刻了“周公照相台”五个大字。 厂址位于登封市藁城镇。

周工薄膜检测站

世界上最小的铜怀表

1965年，江苏仪征东汉墓葬中出土了一块微型铜表。 它由一块高19.2厘米的手表和一块长34.39厘米的手表组成。 手表通过枢轴连接，可以平放在手表上。 在内部，手表融为一体，开合自如，方便携带。

东汉怀旧青铜簋表

世界上最大的天文台

位于河南登封的天文台是元代天文学家郭守敬的杰作。 展望台由平台的石墙支撑。 表高四尺，是古代八尺表的五倍。 通过增加手表的尺寸，可以获得更高的图像测量精度。 不仅如此，郭守敬还创制了山水符号，与高宝配合观察，为《时历》的编撰提供了重要依据。

河南登封观星台

站着没有影子

只要你站在有阳光的地方，你就能看到自己的影子。 这是我们的常识。 然而，如果你在某个时间、某个地方站在阳光下看不到自己的影子，你会相信吗？

事实上，这是因为地球自转轴与其轨道之间存在一个角度，称为黄红角。 我们的季节变化是由黄红角的存在引起的。 也正是因为如此，在地球上北回归线以南的地区，每年太阳都会以90°角直射，此时自然是看不到阴影的。

广州北回归线公园标志塔

然而，唐代《南海集·归内法传》中，有“洛州无影”之说。 洛阳明明在北回归线以北，怎么可能看不见呢？ 原来，南宫说，南宫所筑的周公测光台的底座，是一个楔形的斜坡。 夏至时，太阳的高度角与底座的坡度完全一致，因此看不到阴影。

周公光电探测台示意图

亲爱的读者，你猜对了吗？

作者简介：陈晓，北京古观象台副台长，负责古观象台的天文科普工作。 李耿，博士，国家天文台副研究员，中国科学院大学副教授，国家天文台青年促进会组长，中国科学院历史专业委员会常务委员中国科学技术史学会天文学．