周公測景台

中國最早的天文觀測儀器是專用土圭觀測日影，而最早裝置圭表的觀測台是西周初年在陽城建立的周公測景（影）台，因周公營建洛邑選址時，曾在此建台觀測日影而得名。該遺址位於今登封市告成鎮。

周公不僅是西周初年著名的政治家、軍事家，而且在天文地理上也頗有建樹。他認為，在天上北極星是眾星之王，號稱“天帝之星”，位於天的中央。那麼觀星台就必須建在地的中央。經測定，他認為陽城（今登封東南告成鎮）為“天下之中”。於是，他就在這裡立圭表測日影。其制與《周禮》所記土圭測日影之說相符。

表（直立的柱子）高八尺（267厘米），圭是與表相連的座子。太陽照射表的影子落在圭上，夏至之日正午投影最短，僅有一尺五寸（50厘米），冬至日的日影則最長。利用土圭觀測日影，就能比較準確地測定二至二分（冬至、夏至，春分、秋分），測定出太陽年的長度，這為曆法的制定提供了可靠的依據。在周初分封諸侯國時，周公還根據各地夏至時的日影長度來確定“諸侯受封土地的疆界”。

周公測景台為以後幾代所沿用。唐代時修建了石表，據《舊唐書》記載：唐玄宗開元十一年（723年），命太史監南宮說仿周公土圭舊制，換以石圭、石表。並留有當時的天文官南宮說所刻的“周公測景台”字樣。

元朝郭守敬在該測景台北約20米處建造了永久性的觀星台，對原有的圭、表進行了改進，增設了能用來測量月亮位置的“窺幾”，當時，天文學家郭守敬在全國27個地方建立了天文台和觀測站，此處是其中之一。根據觀測和研究推算，郭守敬等編製了新的曆法《授時歷》。它採用的太陽回歸年長為365.2425日，和現今通行的公曆一秒不差，但卻早過了公曆300餘年。明清時曾對觀星台加以重修，抗日戰爭時期，遭到日軍炮火的破壞。

周公測景台遺址現存的遺跡還有照壁、大門、戟門、周公祠、堯殿和部分明清碑刻。周公測景台，比建於公元前二世紀的希臘亞歷山大天文台和羅得斯觀星台還早八百餘年。1961年，國務院公布觀星台為全國重點文物保護單位，現建有中國天文博物館對遊人開放。

實際上用圭、表研究天文的起源很早，人類進入畜牧農業社會以後，發現播種與收穫都有很強的季節性，早晚相差幾天，收成就大不相同。人們希望收穫更多更好的糧食。究竟什麼時候該種植什麼作物，什麼時候適宜收穫。這些問題都迫切地提了出來。人們在長期的生產鬥爭和生活經驗里已經注意到日影的長短和寒暑變化有關，為了準確地測量寒來暑往的季節變化，就產生了立竿見影的方法。

中國古代測日影所用的儀器叫“圭表”，“表”就是直立於圭一的杆子，“圭”就是放在地面上的土堆，用圭表測影，也叫立桿測影，用立桿測影研究曆法，是天文學發展的一次飛躍。

到了周代，使用圭表就有了規範，杆子（表）規定為八尺長，《周禮》中載有“日至之景，尺有五寸”的記載，意思是在天地的中心——河南省登封市告成村夏至那天的中午，八尺表的影台影長，剛好是一尺五寸。

現在石表上刻有“周公測影台”五個字。這座石圭石表通高三點九五米，分上、下兩部分，下部是方形的石座，上小下大呈柳形錐體，名曰“圭”，高約一點九六五米，上部為長方形石柱，名曰“表”，高約一點九五六米，合唐開元尺子的八尺。石表北面距石座上面北邊沿三十七厘米左右，約合唐開元尺一點五尺。八尺之表，夏至之日，影長一尺五寸，從而算出當時測影所在地的緯度為34.3度，這一天的影長正好與石座北上沿的長度吻合。石座下部四周看不到影子，好像這一天無影。故俗稱此台為“沒影台”。石座背面，後人題刻有：“道通天地有形外，石蘊陰陽無影中”對聯一幅，即含有這個意思。

觀星台是磚木結構，由覆斗狀的台體和台北面漫長的石圭組成。台高9.46米，有明顯的上下收分，反映了宋元時期建築的特徵。歷史上，觀星台屢有自然和人為的破壞，元代以後幾經修繕。目前已經成為國內外學術界及廣大遊客參觀的場所。

“告成”即“古陽城”。《說嵩》一書中指出：“告成古陽城治也。”《孟子》一書中也談“禹避舜之子於陽城”。武則天到嵩山舉行登封大典后，到達陽城，為慶賀大功已告完成，就把陽城改為告成。崔振華、徐登里兩人編著的《中國天文古迹》一書中指出：周要到陽城測日影的原因是，西周的首都鎬京，地處偏僻，交通不便，而陽城地處中原，物產豐富，文化發達，所以周公想遷都中原。在占星術盛行時，遷都必須說出一些道理，周代統治者就做出了陽城位於“中原”的輿論，取天下九洲中心的意思。

《周禮》有這樣的記載：“日至之景，尺有五寸，謂之地中，天地之所合也，四時之所交也，風雨之所會也，陽陰之所合也，然則百物阜安，乃建王國焉。”我們知道，與陽城在同一緯度的地方，在夏至那天，八尺表的影子都是一尺五寸，謂之“地中”，實際上指的是當時國土南北的中心線。

周公測景台，據縣誌記載：周公營建東都洛陽時，修建的檯子，其作用是：“測土深，正日景，求地中，驗四時”。也就是說，通過立土圭測日影，來度量地中，檢驗四時季節變化。測量的原則和方法有：一是圭與表成垂直角度（即九十度）；二是圭表設置必須與當地子午線相吻合（即下南正北方向）；三是觀測日影，必須在每天的日中，日復一日，天天測影，把每天的測量的影長數據一一記錄下來，根據每天日中日影的變化，找出季節的變化。周公把表影最長的那天定為“冬至”。這天中午，太陽直射南回歸線，北半球的白天最短；把表影最短的一天定為“夏至”：這一天日中，太陽直射北回歸線，北半球的白天最長。把一年中的日中日影最長的一天，到下一年日中日影最長一天的周期，即地球繞太陽一周定為一個“回歸年”。在一年中，把兩個日中日影長相等，晝夜時刻相同的日子，分別定為“春分”和“秋分”后逐步總結出二十四節氣，服務於人類的生產生活。