揭秘古觀星臺

關(guān)主：奧秘精靈闖關(guān)小先鋒：小好問小粗心小靈通

“美國的‘獵戶座飛船可真炫啊!”小粗心指著電腦屏幕上的圖片說。

小靈通點點頭，“聽說俄羅斯也正在著手研制專門供太空旅游用的飛船?！?/p>

關(guān)主：“現(xiàn)在人們想去了解宇宙奧秘，方法可多著呢。古代人也愛探究太陽星辰的奧秘，你們知道嗎?”

“哦，難道他們也有飛船?”小好問忙問道。

關(guān)主揮揮手，說：“走，今天我們的闖關(guān)地點就設(shè)在古代的觀星臺吧!”

第一關(guān)小鎮(zhèn)上的天文明星

關(guān)主在電腦控制板上輸入“河南省登封市告成鎮(zhèn)”幾個字，按下啟動按鈕，磁力車“咻”的飛了起來。小好問一臉疑惑：“關(guān)主，觀星臺是看星星的地方吧?”

“不要小看這個觀星臺，它是1276年由我國元代著名的天文學(xué)家郭守敬組織修建的，已經(jīng)有733歲的高齡，是我國現(xiàn)存最古老的天文建筑，也是世界聞名的天文科學(xué)古跡。觀星臺不僅可以觀星象，而且還可以測日影?！?/p>

遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，一座梯形的“城堡”出現(xiàn)在大家眼前。順著石板路走上前，才發(fā)現(xiàn)這個大“城堡”是由磚石砌成的，“身高”12.6米，左右兩邊各有一個帶矮墻的梯道通向“城堡”頂端。這就是鼎鼎大名的告成觀星臺。關(guān)主問道：“小先鋒們，你們說為什么觀星臺會建在這么一個小鎮(zhèn)上?”

小粗心：這里現(xiàn)在是小鎮(zhèn)，說不定以前是高山呢，觀星臺當(dāng)然得建在高山上，這樣能看得更加清楚。

小好問：河南這一帶地勢平坦，把觀星臺建在這兒有利于觀察星象。

小靈通：古代人認(rèn)為“天圓地方”，他們八成是認(rèn)為這兒是大地的中心，所以把觀星臺建在這，方便看到更多的星象。

關(guān)主釋答

正像小靈通說的那樣，在中國的周朝時，人們認(rèn)為大地是方的，南北長和東西寬都是1.5萬千米，這樣大地表面當(dāng)然會有一個中心點。

在古代，人們把告成這個地方稱為陽城，夏至那天，人們采用“立竿見影”的方法來進(jìn)行測量，立一個長八尺的標(biāo)桿，量出影子長為一尺五寸，按照當(dāng)時“影差一寸，地差千里”的說法，人們認(rèn)為陽城標(biāo)桿所在的位置離大地邊緣的距離就是1.5萬千米，這不恰好就是大地的中心嗎?從西周開始，人們一直把告成作為天文觀測的重要地點。這種觀念和認(rèn)識也深深地影響到了郭守敬，他在全國建立了27個天文觀測站，告成觀星臺就是當(dāng)時全國的中心觀測站。

第二關(guān)非同一般的“表”

關(guān)主領(lǐng)著大家走上臺階：“下面我給大家介紹古人用的表。”“關(guān)主，古時候的人哪來的手表啊?”小粗心忍不住嚷起來。

關(guān)主瞅了小粗心一眼，說：“我說的表可不是能看時間的手表。在古代，人們根據(jù)太陽的影子的長短來判斷時間，而表就是我國古代觀測日影變化從而決定冬至或夏至?xí)r間的天文儀器。一般來說，它就是垂直立在地面上的標(biāo)桿。在觀星臺這兒，表就是臺身上的那道深深的‘疤痕——與對面垂直的凹槽?！?/p>

在這兒，天文學(xué)家郭守敬還有一項獨創(chuàng)之處呢。按照慣例，表只要2.67米高就夠了，可郭守敬偏偏把表造成了13.3米，你們知道這是為什么嗎?

小粗心：觀星臺這么高，當(dāng)然得要一個高一點的標(biāo)尺了。

小好問：把表造得這么高，這樣才好畫大一些的刻度。

小靈通：我認(rèn)為是這樣太陽照射下來，影子也長一些，這樣測量起來會更方便。

[關(guān)主釋答]

小靈通的答案有一點說對了，那就是它跟太陽的影子大小有關(guān)。

原來，我國古代測量太陽影子的時候，存在一個最主要的缺點，那就是表的投影長度不精確，存在著較大的誤差。郭守敬把表的高度加高到原來的5倍，每當(dāng)正午時，落到地面上的影子也就跟著增加到原來長度的5倍。根據(jù)這樣的影子推算出來的節(jié)氣時刻誤差能大大地縮小。這就是為什么人們把這個凹槽叫做“高表”的原因了。所以，增加表的高度不是像小靈通說的那樣為了方便測量，而是為了減小誤差。

第三關(guān)地面上的量天尺

在觀星臺，除了表，人們還得借助“量天尺”來計時。小先鋒們一聽，立即東瞧瞧、西望望，在觀星臺頂端找起這把神秘的“尺子”來?？墒撬麄儼延^星臺頂端的兩個小房子來來回回瞧了好幾遍，也沒發(fā)現(xiàn)“尺子”的蹤影。

關(guān)主笑著說：“跟我來?！毙∠蠕h們跟著關(guān)主來到了觀星臺底部。關(guān)主指著腳下的青磚說：“喏，這就是量天尺。”大家這才注意到地面上平鋪著36塊青石，全長約31.19米。

小先鋒們，你們說說這放在地面上的量天尺如何來進(jìn)行測量呢?

小粗心：太陽照在表上，表的影子就投射在量天尺上，每塊青石代表一個刻度，影子邊緣落在哪塊青石上，直接讀數(shù)就行了。

小好問：量天尺量的是夜空中星星之間的距離。在量天尺上畫出同一顆星星每天的不同位置，就能判斷是哪一天了。

小靈通：在量天尺的中間豎一根竿子，看影子傾斜的角度以及影子的長短，就能判斷太陽的高度了。

[關(guān)主釋答]

你們的回答都不正確，觀星臺測量時要用到的儀器不僅有表、量天尺，還有景符，它是—個寬0.06米、長0.13米、中間留著一個小孔的銅葉，這也是由郭守敬發(fā)明的。

量天尺的兩邊刻有兩條平行的水槽，它們分別連接著南邊一個方形的注水池。首先給它們裝上水，觀察水面是否溢出或者低于正常情況，從而判斷量天尺是否平正，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確。接著在凹槽的頂端架上一根橫梁，把景符北高南低地放在一個架子上，再把景符連同架子一起放在量天尺上面來回移動。根據(jù)針孔成像原理，日中時，橫梁所產(chǎn)生的影子通過景符上的小孔投射到量天尺上，這樣，量天尺上就能清晰地看到橫梁的影像，由此能正確地計算出日影的長度。據(jù)說這種方法所測量的日影長度的誤差可準(zhǔn)確到兩毫米左右，這在當(dāng)時可是非常了不得的。

告成觀星臺的技術(shù)至少要領(lǐng)先歐洲300年。郭守敬等人通過實地測驗，掌握了日月星辰和地球的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，測定出二十四節(jié)氣，特別是春分、夏至、秋分和冬至的精確時刻，推算出一個回歸年長度為365天5時49分12秒，與現(xiàn)在的測定僅相差26秒。

責(zé)任編輯周巧娟