登封觀星臺-中國著名的天文科學建筑

觀星臺位于登封市東南12公里的告城鎮(zhèn)周公廟，距周公測景臺20米。元朝天文學家郭守敬創(chuàng)建于13年（1276年），是中國著名的天文建筑。

《周禮·地官·《司徒》載：以土圭之法，測土深，正日景(古影，下同)……在日至的場景中，尺子有五英寸，這就是所謂的土地。東漢鄭玄在注釋中引用鄭中的話說：土圭的長度是五英寸。在夏至的日子里，建一個八英尺的手表，它的風景適合土圭，這就是所謂的土地。今天，英川陽城是這樣。

天文官南宮說，唐開元11年(公元723年)仍有一塊紀念石表，表南刻有周公測景臺字樣。表高196.5厘米，約8英尺，表下石座北緣6英尺.6~37厘米，切近唐小尺1.5尺，所以知道這個表在規(guī)制上類似于《周禮》中的土圭測景說。

觀星臺的建筑特色

觀星臺是一種磚石混合建筑結(jié)構(gòu)。它由兩部分組成：盤旋走廊周圍的臺體和從臺北壁凹槽向北鋪設(shè)的石圭。臺體呈方形覆斗狀，四壁采用水磨磚砌成。臺高9.46米，連臺頂小房間統(tǒng)一高度12.62米。頂邊長8米以上，基邊長16米以上。臺灣四壁明顯向中心傾斜，收分比例顯示出中國早期建筑的特點。

明嘉靖七年(公元1528年)修繕時，臺頂小室建成。臺下北壁有兩個對稱的踏道口，人們可以登上臺頂。環(huán)形踏道和臺頂邊緣有1.05米高的階欄和女兒墻，都是磚砌墻，石封頂。為了引導臺頂和踏道上的雨水，在踏道四角設(shè)置一個水道孔，水道出水口雕刻成石龍頭狀。在臺灣北壁的中間，有一個直通上下的凹槽，它的東部﹑西壁有收分，南壁上下垂直，距石圭南端36厘米。

石圭用來衡量日影的長度，所以又稱量天尺。其表面采用36方青石板連續(xù)鋪設(shè)，下部為磚基。石圭長31.196米，寬0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。石圭居子午方向。圭面刻有雙股水道。水道南端有方形注水池﹔北端有排水池，長條形，東側(cè)有排水池﹑西兩端鑿有排水孔。池﹑運河底面，南高北低，注水后可自灌全運河，不用時可排水。泄水池下部，有受水石座一方，為東西向長方形，其上亦刻有水槽一周。

中國著名的天文學家郭守敬，在元初對古代的圭表進行了改革，新創(chuàng)比傳統(tǒng)“八尺之表”高出五倍的高表。它的結(jié)構(gòu)和測影的方法﹑原理在元史·在天文志中有更詳細的描述。

當時元大都建筑的高表據(jù)記載為銅，圭為石。表面高50英尺，寬2英尺4英寸，厚1英尺2英寸，植于石圭南端的石座，入口和座位14英尺，石圭以上表面高36英尺，表面上端鑄造二龍，龍身半附著在表面，半身凌空引擎6英尺長﹑三寸厚的橫梁。從梁心到表上端4尺，從石圭到梁心40尺。石圭長128尺，寬4尺5寸，厚1尺4寸，座高2尺6寸。圭面中心和兩側(cè)均刻有尺度來測量影長。

為了克服表高影虛的缺陷，在測影過程中，石圭還增加了一個根據(jù)針孔成像原理制作的景符，以接受日影和梁影。景符下面是一個框架，一端有一個旋轉(zhuǎn)軸，軸上嵌有一個寬2英寸﹑長4寸﹑穿孔洞銅葉，其勢南低北高，根據(jù)太陽高度調(diào)整角度。

中午，太陽穿過景符北側(cè)的小孔，在圭表面形成一個小的太陽倒影。南北移動景符，尋找從表梁上投下的梁影。景符小孔形成的梁影清晰真實﹑細若發(fā)絲。梁影平分日像時，可測量日影長度。

登封觀星臺的直壁和石圭是郭守敬創(chuàng)造高表制度的唯一實物例證。不同的是，觀星臺用磚槽直壁代替銅表。實地勘察計算后。直壁高度和石圭長度與《元史》所載的結(jié)構(gòu)大多一致。石圭至直壁上緣高36英尺，從表槽上緣再向上4英尺，即橫梁處，位于小房間窗下緣，非常適合人們在臺頂操作。至圭面40尺。模仿橫梁﹑實測景符證明觀星臺的測量誤差相當于太陽頂距誤差的1/3角。

除了測量日影的功能外，觀星臺上還可能有觀星等設(shè)施。元初進行四海測試時，在此觀察北極星的記錄，已載入元史·河南府陽城，北極出地34度太弱，天文志據(jù)萬歷十年(公元1582年)孫承基介紹，太弱是古代的十二分之八。臺上有滴漏壺，滴下注水，流向尺天。由此可見，觀星臺是一個測影儀﹑觀星、記時等多種功能的天文臺。

登封天地之中歷史建筑群【少林寺(常住院、初祖庵、塔林)、東漢三闕(太室闕、少室闕、啟母闕)、中岳寺、嵩岳寺塔、會山寺、嵩陽書院、觀星臺】是古建筑祭祀、科技、教育活動的最佳典范之一。