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第315章 古代天文工具与测量原理（第3页）

方法一：圭表测影——最精确、最直接的方法

这是中国古代最主流和精确的方法。所谓“圭表”，是两种工具的合称：

表（gnoon）：一根直立的杆子。

圭（ruer）：一把平放在地面上正南北方向的尺子，用于测量影长。

计算过程如下：

确立“冬至”和“夏至”：

每天正午时分，测量“表”在“圭”上投下的影子长度。

一年中，影子最长的那一天就是「冬至」，此时太阳直射南回归线，北半球正午太阳高度角最低。

影子最短的那一天就是「夏至」，此时太阳直射北回归线，北半球正午太阳高度角最高。

连续测量，寻找周期：

古人会年复一年地记录“冬至”或“夏至”生的具体时刻。

他们现，从一个冬至到下一个冬至，或者从一个夏至到下一个夏至，所经历的天数总是相同的。

精密计算：

通过累计多年（比如几十年甚至上百年）的观测数据，取平均值，就能极大地提高精度。

例如：记录下连续oo个“冬至日”之间的总天数，然后除以oo，就能得到一个非常精确的回归年长度。

中国古代的成就：

早在春秋战国时期（约公元前世纪），古人通过圭表测量就已得出“三百六十五日又四分之一日”的结论，即天。这个数值被称为“回归年”。

元代天文学家郭守敬通过大规模、长周期的精密测量（使用了o尺高的高表），将回归年长度计算到天（与现代实测值天仅差秒），这个精度领先世界数百年。

方法二：观测星辰——作为辅助和验证

古人也会通过观测夜空中的星象来验证年的长度。

“偕日升”或“偕日落”：

观察某颗特定的亮星（如昴星团、大火星＜心宿二＞），在一年中第一次在日出前短暂出现在东方地平线上（偕日升），或是在日落后第一次出现在西方地平线上（偕日落）。

记录下两次相同天象之间所间隔的天数，也是一个回归年的长度。

验证作用：

这种方法受天气和地平线环境的影响较大，精度不如圭表测影。

但它可以作为一个独立的证据，与圭表测量的结果相互印证，证明“年”确实是一个稳定的周期。

中西方的智慧交汇

古埃及人通过观测天狼星的“偕日升”（每年尼罗河泛滥前夕，天狼星会与太阳同时升起）来确定一年的长度，也得出了天的结论，并以此制定了历法。

古希腊和古罗马的天文学家也通过类似的方法不断修正年的长度，最终在儒略历中采用了天的数值。

总结

古人计算一年天数的方法，体现了长期、系统化的科学观测精神：

找到基准点：先通过圭表找到“冬至”或“夏至”这个绝对不变的基准日。

长期记录：持续数十年、上百年地记录基准日之间的天数。

数学平均：通过求平均值来消除误差，得到极其精确的数值（天左右）。

因此，这个数字不是某个人某一天凭空想出来的，而是无数代古代天文学家用尺子一寸一寸量出来的，是实践出真知的典范。

一、赤道theceestiaeator

定义：地球赤道在天球上的投影

想象一下：把地球的赤道线（那条位于南北极正中间、环绕地球最宽的线）无限向外扩大，投射到遥远的“天球”背景上，形成一个大圆圈。这个圈就是天赤道。

它的位置是固定的，由地球的自转轴决定。天赤道平面与地球的自转轴垂直。

功能与意义：

天球坐标系的基石：它是赤道坐标系的基圈，相当于地球上的o°纬度线。

赤纬de:测量天体位于天赤道以北还是以南的角度（类似地球上的纬度）。天赤道是o°，向北到+o°（天北极），向南到o°（天南极）。

赤经rightas:测量天体沿着天赤道向东距离春分点的角度，以时、分、秒表示（类似地球上的经度）。

划分南北天球：天赤道将天球正式分为北天球和南天球。

二、黄道theeciptic

定义：地球绕太阳公转轨道平面在天球上的投影

想象一下：从太阳系的角度看，地球绕着太阳公转。把这个公转的轨道平面无限向外扩大，投射到天球背景上，形成另一个大圆圈。这个圈就是黄道。

它是太阳的“年度路径”：由于地球的公转，从地球上看起来，太阳像是在背景恒星之间缓慢移动，太阳一年中在天球上走过的路径就是黄道。西方的黄道十二宫（星座）就分布在黄道带附近。