圭表与二十四节气

如图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂直立于地面的标杆，圭是正南正北方向水平放置的尺。用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的时间和季节。战国时已经采用水面来校正圭使其水平，用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散!和漫反射等的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新，他将表的高度增加到原来的五倍，且在表顶加一根架空的横梁他还发明了景符，用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像，把确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置，较太提高了测量的精度，如图乙所示。

通过测量正午时表影长短的变化，推算出一回归年为 365.25天，按照季节变化将一年划分为二十四节气(如图丙)，用以指导生活和农业生产。

2016年11月30日，联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。

光的散射光的散射是指光在传播过程中与介质发生作用，部分光偏离原来的入射方向而分散传播的现象。物理学家瑞利发现当光在传播过程中遇到微粒，当微粒的直径远小于入射波的波长时，散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比，即波长愈短，散射愈强。将微粒的直径远小于入射光的波长时的散射称为瑞利散射。瑞利散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的，而在与入射光线垂直的方向上程度最低。太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成，七色光波长长短不一，从红光到紫光，波长由长渐短。当太阳光在大气中传播时，蓝紫光比红光散射更明显，人的视觉系统对蓝光比紫光更敏感。当雨过天晴或秋高气爽时，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色；当日落时太阳几乎在我们视线的正前方，直射光中的蓝光大量被散射了，剩下的主要是红橙色光，所以日落时太阳附近呈现红色，而云也因为反射太阳光而呈现红色，但天空仍然是蓝色的。天空的颜色也随高度由蔚蓝色变为青色（约8公里）、暗青色（约11公里）、暗紫色（约13公里）、黑紫色（约21公里）。再往上，空气非常稀薄，大气分子的散射效应极其微弱，天空便为黑暗所湮没。