正在阅读: 太阳那么毒,我们测个影吧
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳那么毒,我们测个影吧

来源:光明网2018-06-08 19:09

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

    太阳那么毒,我们测个影吧

    这几天北京的气温已经上升到新高度啦!你是否感叹,天气太热,无心工作?

    不过,在古代,总有那么一群人,顶着烈日丈量大地上的影子。对了,他们就是古代钦天监的天文学家们!为了完成修订历法的国家重大专项课题,他们起早贪黑,昼参诸日中之影,夜考之极星。今天我们就来聊一聊立杆测影这件事儿吧。

    古人是怎样知道时间的?

    远古时,人们“日出而作,日落而息”。在长期的劳动和生活实践中,逐渐产生了周期和简单的数的概念,于是开始“结绳记日”或“刻木记日”。

    经过长期的观察,古人发现太阳每天有规律地东升西落,就是一天;月亮有规律地阴晴圆缺,就是一个月;而寒来暑往一个周期,就是一年。太阳与人类的关系如此密切,以至于对太阳位置的观测从很早便开始了。

    立杆见影 利用物体的影子来判断时间

    最简单的天文仪器“圭表”,是由“圭”和“表”两部分组成的。“表”是直立在地面上的一根杆子或铜柱。同时,古人又在地面上水平放置一把尺子,用于测量影子到达正北方时的长度,这把尺子叫做“圭”。

    圭与表相互垂直组成圭表。表的高度一般为八尺,圭则可以更短或更长,以能够测量夏至时的最短影长或冬至时的最长影长为限。古人利用圭表来定方向、定节气、定时刻、定地域。

太阳那么毒,我们测个影吧

     圭表测影示意图

    在一年中,随着季节变化,太阳每日正午时的高度亦有所不同:每年夏至时太阳在天空的位置最高,日影最短;冬至时太阳在天空的位置最低,日影最长。通过测量表杆的日影,从最长再到下一次最长的时间间隔,就是“年”的长度,用这种方法测得的“年”,在天文学中称为一个回归年。

太阳那么毒,我们测个影吧

    地球绕太阳公转一周即一个回归年

    世界上最古老的圭表 陶寺圭表   

    2002年,考古学家在山西襄汾发现的观象台遗址,被誉为中国考古天文学的开端。陶寺大墓中出土的两根漆杆,可能是世界上最古老的圭表,它距今已有四千多年。

太阳那么毒,我们测个影吧

       陶寺IIM22:43漆杆出土示意图

    最有纪念意义的圭表 周公测景台

    相传三千多年前,周公姬旦用木制土圭测量日影,确定“地中”。唐代天文学家南宫说为保存旧制,做石表代替木表,并刻上“周公测影台”五个大字。该遗址位于今登封市告成镇。

太阳那么毒,我们测个影吧

        周公测影台

    世界上最小的圭表 袖珍铜圭表

    1965年,江苏仪征一座东汉墓葬中出土的一件袖珍铜制圭表,它由19.2cm高的表和34.39cm长的圭构成,圭表之间有枢轴相连,可将表平放于圭内,圭表合装一体,启合自如,携带方便。

太阳那么毒,我们测个影吧

    东汉袖珍铜圭表

    世界上最大的圭表 观星台

    位于河南登封的观星台,是元代天文学家郭守敬制造的高表。观星台利用台体石壁为支撑,表高四丈,是古制八尺表的五倍,通过将圭表增大,可以获得更高的测影精度。不仅如此,郭守敬还创制了景符,用来与高表配合观测,为编制《授时历》提供了重要依据。

太阳那么毒,我们测个影吧

        河南登封观星台

    立杆无影

    只要站在有太阳的地方,就能看到自己的影子,这是我们的常识。然而,如果在有些地方的特定时间,站在太阳下却看不到自己的影子,你相信吗?

    其实,这是因为地球自转轴与公转轨道之间有一个夹角,叫黄赤交角,我们的季节交替就是由于黄赤交角的存在而产生的。也正是因为如此,在地球上北回归线以南的区域,每年都会发生太阳从90°角直射的情况,这时候自然也就看不到影子咯。

太阳那么毒,我们测个影吧

    广州北回归线公园的标志塔

    然而,在唐代的《南海寄归内法传》一书中,却还有“洛州无影”的说法。洛阳显然是在北回归线以北,怎么会无影呢?原来,南宫说所建的周公测影台的基座是一个楔形的斜坡,在夏至日的时候,太阳的高度角恰好与基座坡度相同,也就看不到影子了。

太阳那么毒,我们测个影吧

    周公测影台示意图

    亲爱的读者们,你们猜对了吗?

    作者:陈晓,系北京古观象台副台长,负责古观象台天文科普工作。黎耕,博士,国家天文台副研究员、中国科学院大学副教授,国家天文台青促会小组组长,中国科学技术史学会天文学史专业委员会执委。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 西安东站金属屋面顺利封顶

  • 探访上海首家银发商店 感受银发经济新活力

独家策划

推荐阅读
从中国地质调查局获悉,由该局广州海洋地质调查局自主研发的国内首台海底地层空间立体钻探与原位监测机器人,日前在南海1264米水深海域成功完成试验作业,各项性能全面达标,标志着我国深海勘探与地层原位监测技术取得重要突破。
2026-01-16 03:45
15日,国际学术期刊《自然》发表中国科研团队重大成果——由中国科学院大学主导、广西大学等多单位联合攻关的团队,首次直接观测到中子碰撞中的米格达尔效应,为人类搜寻轻暗物质粒子打开关键突破口,标志着我国在基础物理与探测器技术领域跻身国际前沿。
2026-01-16 03:45
15日12时01分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭成功将阿尔及利亚遥感三号卫星A星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-01-16 03:45
进一步促进青年科技人才脱颖而出,需要凝聚多方合力、强化协同联动,从制度供给、环境营造、资源倾斜等方面精准施策、一体推进。
2026-01-16 03:45
展望未来,随着相关实践的不断普及和深化,数智赋能的流动公共服务将更加可及、公平普惠、精准高效,并为推进国家治理体系和治理能力现代化注入更多动能。
2026-01-16 03:45
中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液学研究所)主任医师施均、研究员熊海清为通讯作者,博士后李若难、主治医师潘虹、主治医师张乐乐和研究生马佳秀为共同第一作者。
2026-01-16 09:04
他们提出一种全新多物理域融合计算系统,可利用后摩尔新器件支持傅里叶变换,使算力提升近4倍,为具身智能、通信系统等领域开辟新的可能。
2026-01-15 04:05
2025年11月,中国载人航天工程启动第一次应急发射任务,并取得圆满成功。此次任务,源于神舟二十号飞船疑似遭到空间微小碎片的撞击,返回任务被迫按下紧急“暂停键”。
2026-01-15 04:55
现代人工智能是先进计算的产物,也是赋能千行百业的技术。从早期符号主义在有限算力下的踯躅前行,到神经网络思想历经沉浮,直至大数据与图形处理器(GPU)的邂逅,
2026-01-15 04:55
项目骨干成员、中国科学院大学教授郑阳恒表示,团队还将与暗物质探测实验团队合作,将此次实验结果融入下一代探测器的研发中。
2026-01-15 09:03
对于娱乐及部分消费产业而言,当前的人形机器人还不适合作为长期自有资产,更适合通过“租赁+技术服务”的方式使用。
2026-01-15 09:02
最终,他们模拟出一种外形稳定的氰化氢晶体,其外形为顶端多面、底部圆润的圆柱体,长度约450纳米,整体形状类似切割后的宝石。
2026-01-15 09:00
从中国地震局获悉,近日,在离岸80千米的三峡江苏大丰海上风电场,全国首个海底综合地震电磁监测台站建成,这标志着我国地球物理场监测台网向海域拓展取得新进展。
2026-01-15 04:05
你有没有感觉,这些年的春天来得越来越不规律了?相比过去,有的地方春来早,有的地方春迟到。这不是你的错觉,全球变暖正导演着一场波及整个北半球的“春日变奏曲”。
2026-01-14 02:55
布局未来产业,要统筹经济性与战略性,综合考虑绝对优势和比较优势,深耕细分赛道,探索各具特色的发展路径和模式。
2026-01-14 09:03
实现了育种加代方法的颠覆性创新,整体上达到国际领先水平。
2026-01-14 19:12
相关研究成果发表于《植物生物技术》,为光信号驱动的绿色农业技术创新提供了全新思路。
2026-01-14 19:12
“十四五”以来,生态环境部卫星遥感监测能力显著提升,目前已在轨运行7颗生态环境卫星,初步构建起多星联动的生态环境卫星遥感监测体系。
2026-01-14 09:03
作为钢铁生产核心工序,高炉占生产总成本的70%左右,其长期稳定运行直接关系企业盈利状况。经过攻关,宝钢股份高炉AI大模型对炉温等关键指标的预测准确率达90%,实现对内部状态的高精度、高时效性感知。
2026-01-14 09:02
1月13日23时25分,我国在海南商业航天发射场使用长征八号甲运载火箭,成功将卫星互联网低轨18组卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-01-14 09:01
加载更多