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第70章 郭守敬的巨大圭表（第1页）

但凡初中时期认认真真上过地理课的人都知道，当地球上的某个地区迎来这一天的太阳升起的时候，该地区刚好就位于晨昏线上，并且阳光是从该地区的东边照射过来的。

因此，这个时候的太阳高度角最小，照射物体所产生的影子长度最长，影子刚好指向西方。黄昏时分太阳下山的时候与之类似。

迎来日落时分的这个地区刚好也位于晨昏线上，并且阳光是从它的西方照射过来的。因此，这个时候的太阳高度角同样最小，照射物体所产生的影子同样最长，并且影子刚好指向东方。

而在每天正午时分，太阳升到最高点，因此拥有最高高度角的时候，阳光正好直射在该地区所在的这条经线上，于是，当这个地区位于北回归线以北，因此不可能被阳光直射的时候，太阳光也就等于是从正南方照过来，让影子落在了正北方向，并且拥有了最短的日照影长的。

正是基于这些被总结出来的经验，日晷才得到了发明，并且，圭表当中横趴在地面上的圭，也刚好是按照正南正北的这个方向设置的。于是，只需要观察一下物体的影子在地面上所指示的方向，手上没有拿着手表的人也自然能够判断出，当天的时刻到底有没有来到正午时分。

由于一回归年的划分，完全是根据日影变化的测量而得出的，因此，怎么样才能够让自身的测量数据尽可能的精确，就是古时候搞天文历法的人所必须考虑到的问题了。

郭守敬为了能够解决这个问题，选择的做法是放大圭表所拥有的尺寸。

一根长度为一米的竹竿，它在一年时间内出现的日影变化，长度范围也不过就只是在一两米之间而已。当影子程度的变化长度比较小的时候，想要对其进行精确的测定是很困难的。但是，把仪器的尺寸放大，这就没有问题了。

毕竟，一棵苍天大树在一年里所拥有的影长变化，很明显要远超过一株小草所拥有的影长变化。因此，郭守敬所组织建造的观星台，其实归根结底就是一个被放大了的圭表而已。

在虚拟空间里面划定一块四四方方的长方形空地，并且尽可能做到让这片空地的地表维持水平，园冶接下来所做的，是使用青石砖面铺成的一个“十字架”，将这块被划定出来的长方形空地均等地分成四个小的长方形。

由于这块长方形空地是以正北正南的方位被设定在地面上的，因此，想也知道，圭表的表，作为垂直于地面树立起来的东西，当然只可能位于这片长方形空地的南端。毕竟只有这样，从南边照过来的阳光才会在位于北侧的圭上，投下影子。

“十字架”石砖面当中平行于这块长方形空地短边的部分，是帮忙登上观星台的道路。而“十字架”石砖面当中平行于长方形空地长边的部分，则用来安装石圭。

如同拿砖块给一个花坛砌边沿一样，建造在地面上的石圭，高度不超过园冶的膝盖，以一整条的模式，静静躺在地面上。石圭表面如同立定跳远体育考试的时候绘制在地面上的标度一般，直接就有刻度线。

如此一来，影子落在上面的时候，负责测量的人员就可以直接读数，而不需要再拿什么皮尺之类的东西过来进行测量了。

为了保证石圭的刻度绘制面是水平的，郭守敬当初在进行设计建造的时候，就直接在这一把大大的“刻度尺”上，凿出了小小的水槽。

通过观察水槽当中的液体液面与长方形水槽两条长边相接触的位置，就可以判断出必定维持在水平面上的液面，是否与水槽的同一深度面相平行，不平行的话完全可以继续找平，这样一来，大大的“刻度尺”是否水平，就能够得到确定了。

拥有了趴在地上的圭，接下来就需要立起来的表，郭守敬的设计，是直接将其设计成了一座小楼。

由于十字形相交的两条由石砖铺就的小路，长的那条已经用来安置了量天尺，短的那条则作为能够登上观星台的小道，因此，不用说，这座由砖石结构建造而成的实心体小楼，它只可能会是坐南朝北的模式，且其建筑物底端最北侧，刚好就和短的石砖小道相接触。

实心小楼不论是下底面还是上顶面，全部都是南北朝向的长方形。建筑物所拥有的四个侧面，都是上小下大的梯形。总结起来，这座小楼其实是一座覆斗状的建筑物。

地面上的量天尺，直插入实心体小楼，并且让这座小楼的北侧梯形立面缺损了一部分，使得从正上方向下俯瞰，小楼的平面图类似于“凹”字，即缺口的那个地方就直接是地面上的量天尺插入的地方。

小楼顶面，原本是一个非常空旷，只有四面安装着石头护栏，没有其他任何建筑物的小平台。但是，为了能够在平台上面放置仪器，并且保证这些仪器能够免于风吹日晒，因此，“凹”字形平台，在缺口两侧突出的地方，各自搭建了一间面阔一间、进深一间的小屋。

小屋面向量天尺的一面，墙上各自开出了一个小窗。而小屋的门自不用说，自然位于与小窗相对的那一面墙上。两间小屋东西两侧均不开窗，屋顶也做成了最为简单的硬山卷棚顶。只不过，同样还是为了能够遮挡仪器，保证重要仪器免于风吹雨淋，因此，两间小屋所拥有的屋顶是连成一条线，将“凹”字部分缺损了的那一块也加以遮挡了的。

墙体缺损处，直接就是量天尺的“0”刻度线。刻度线正上方，即一左一右两侧小屋中间，沿东西方向、插入墙体，设置了一根金属横杆。

覆盖在横杆上面的卷棚式屋顶，为了得到阳光的照射，因此只有北坡而没有南坡。这样一来，每天中午时分，太阳升到最大高度角的时候，阳光就可以从缺损了的南坡屋顶处照在横杆上，随后把它的影子投射在地面上的量天尺上。

设置在两间小屋之间的金属横杆作为圭表的表，距离地面的高度在十米左右。而躺在地面上的量天尺，它的长度在三十米以上。这样一座足够巨大的圭表，影长变化清晰可见，相当方面进行测量。

因此，在拥有了足够可靠的硬件设备的支持下，郭守敬以及同时期与他共同钻研天文以及历法的先人，才得以最终在《授时历》中记载：一个回归年为3652425天，即365天5小时49分12秒，与地球绕太阳公转的实际时间只差了26秒钟而已。

想要能够爬上这座实心的砖石小楼，登楼的人必须得来到十字形小路的短道上。以小楼“凹”形缺口处所在位置绘制对称轴，整座小楼位于对称轴两侧的部分，是能够沿对称轴完全重合在一起的。

砖石小楼所拥有的楼梯，是类似于将葡萄藤缠绕在了竹竿上一般的外缠绕式。由于位于一左一右的两道楼梯沿对称轴完全重合，所以，只需要搞清楚其中的一道楼梯是怎么弄的，剩下的那一道自然也就迎刃而解了。

面朝小楼凹陷处，以位于参观者右手边的那一道楼梯为例，楼梯的直接就是地面上的量天尺。从小楼凹陷处登上楼梯，朝凹陷处所在的这个梯形立面的右上角攀登，游客在来到这一小段楼梯的顶端的时候，直接也就等于走到了这一立面的右侧边缘线。

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