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。圭表包括“圭”和“表”两部分，表是一根立在地面的标杆或石柱，表高一般为8尺（3尺约为1m），圭是从表的跟脚上以水平位置伸向正北方的一条石板，其结构如图乙所示。

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。在地球绕太阳公转过程中，北半球同一地区正午太阳高度（太阳高度指太阳光线与地平面的夹角）从夏至日到冬至日逐渐变小，南半球逐渐变大。古人用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的时间和季节。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。

由于光的散射和漫反射等的影响，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，较大提高了测量的精度，如图丙所示。

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。