中國(guó)古代發(fā)明創(chuàng)造表

圭表是中國(guó)古代重要的天文儀器，主要用于測(cè)量正午日影長(zhǎng)度，確定冬至和夏至，進(jìn)而確定回歸年長(zhǎng)度和歷法的起算點(diǎn)。

圭表由圭和表組成。表是垂直立在地上的桿子，圭是平放在地上的標(biāo)尺部分，放在表的正北方。從圭上的刻度讀取表的長(zhǎng)度。表不能單獨(dú)與圭結(jié)合測(cè)量方位，而與圭結(jié)合測(cè)量中午日影。

由于中午太陽(yáng)的高度角在不同季節(jié)不同，表投在圭上的影長(zhǎng)也不同。在北回歸線(xiàn)以北至北極圈以南的地區(qū)，中午太陽(yáng)總是朝南，冬至太陽(yáng)的高度角最低，表影最長(zhǎng)，夏至相反。

甲骨文可能是中午測(cè)量日影的卜辭。《周禮》記載日至之景，尺有五寸，稱(chēng)之地。最遲，在春秋時(shí)期，用圭表測(cè)

古代文獻(xiàn)清楚地記載，銅圭表設(shè)置在西漢長(zhǎng)安的靈臺(tái)上，高8英尺，長(zhǎng)1英尺3英尺。1965年，江蘇儀征一座東漢中期墓出土了一塊小銅圭表，是正常尺度的十分之一。

為了提高測(cè)量精度，需要保證表面的垂直度和圭面的水平。表面的垂直度是通過(guò)在表面懸掛垂直線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圭面的水平是通過(guò)在圭面上開(kāi)溝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。漢代出土的銅圭表模型上已經(jīng)有溝了。

從漢代到清代，中國(guó)古代留下了一系列二十四節(jié)氣中午日影的數(shù)據(jù)，這是中國(guó)古代歷法的寶貴資料。

中國(guó)傳統(tǒng)的表高一般是八尺高，一尺高和九尺高。元代郭守敬對(duì)圭表進(jìn)行了最大的改革。郭守敬將表高改為40尺，以提高觀(guān)測(cè)精度。然而，當(dāng)表面高度增加時(shí)，表面投射到圭表面的影子會(huì)模糊不清。為了解決這個(gè)問(wèn)題，郭守敬設(shè)計(jì)了景符（一塊帶孔的銅片），放在圭表面，有軸旋轉(zhuǎn)。利用小孔成像原理將太陽(yáng)的影子投射到圭表面，大大提高了觀(guān)測(cè)精度。

文獻(xiàn)記載，郭守敬建造了幾個(gè)高表，其中河南登封告城的高表仍然存在，現(xiàn)在一般稱(chēng)為登封觀(guān)星臺(tái)。事實(shí)上，登封觀(guān)星臺(tái)以高臺(tái)本身為表，以設(shè)置在高臺(tái)上的橫梁為表端。從橫梁到圭面的高度正好是元朝的40英尺。圭表面有刻度和溝渠來(lái)調(diào)整水平。