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2026-04-20
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达活泉公园里的观星台

日期:07-05
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版面:10 邢文化       上一篇    下一篇

走进达活泉公园,那尊雍容大雅、目光深邃、双目凝望远方的科学巨匠郭守敬铜像,便会映入你的眼帘,让人肃然起敬。他的身后,则是巍峨耸立、呈梯形状砖石结构的观星台。观星台也称测影台,是古人测量日影长短、观测天体运动的建筑物。此台是按河南省登封市古代遗存的告城观星台1比1比例仿造的,于1985年9月竣工。

高耸的观星台,给人一种浑然一体、登高望远的感觉,使观测的视角与遥远的天穹更加接近。这座观星台,是我市郭守敬纪念馆的重要组成部分。我国现有两个郭守敬纪念馆,一个在首都北京,即当年郭守敬供职的元大都,一个位于我们邢台,即郭守敬的故里,家乡人热爱他,致敬科学巨匠、缅怀科学巨匠。

古时候观星台是观测天文,编制历法不可或缺的工具和平台。观星台由台身与量天尺组合而成,台身方形如覆斗,上边可以放置相关的观测仪器。量天尺则是在台身北壁处,由南向北延伸的一块砖石砌成的长条,类似现在的刻度表,是用来记录和预测天体运动的。二者共同作用,“昼参日影,夜观极星,以正潮汐”。通俗的说,就是通过巧妙地设计和观测,测定夏至日的表影长度和昼、夜时间的长度,为修订历法提供精确数据。

元朝在未统一之前,使用的历法是《大明历》。这个历法在当时已经使用七百多年了,与实际的气象越来越不符,误差积累已经相当严重,所以刘秉忠等多次向忽必烈提出过修改历法的建议,但是当时正处在战争状态,无暇顾及。直到公元1276年(元至元十三年),元军攻取南宋都城临安后,忽必烈才决定修订历法。于是下令在京城里设置历局,调动了全国各地的天文学者,包括王珣、郭守敬、许衡等修订历法。

郭守敬认为“历法要精确,必须要经过实地检测,要进行检测,必须有精密的仪器。”首先他检查了大都城里的仪器装备,这些仪器都是过去金国的遗物。其中浑仪还是北宋时代的东西,大都老旧坏损或精确度很差,郭守敬不得不另起炉灶,改进和创制一套更精密的仪器,为观测天文和修历工作奠定坚实的技术基础。

俗话说,“工欲善其事,必先利其器。”郭守敬殚精竭虑,一生研制成功和改进的天文观测仪器多达23项,其中仰仪、高表、景符、简仪等,较前人所研制的同类仪器均有重大突破或创新,尤其简仪,在设计和制造方面领先世界三百多年。

公元1277年(元至元十四年),郭守敬在做足准备的基础上,随即向朝廷建议,需要组织一次全国范围的天文观测,较之唐朝僧一行、南宫悦的13处观察点多出一倍以上。这样可以保证修订历法的精确和完备,元世祖忽必烈接受了建议,派出十四名经验丰富的历官,协助他到全国各地进行天文观测,历史上把这项活动称为“四海测验”。时年四十八岁的郭守敬,也亲自带领一支队伍,披星戴月,风尘仆仆,踏遍中国大江南北。他们一行,先到上都,然后南下,中途经过河南登封县告城,设计并建造了直到现在还保存完好的观星台。最后来到广东,亲自到中国最南边的海南进行观测。

这次测量规模空前,其范围覆盖了全国所有疆域,“东至高丽,西极滇池,南逾朱崖(今海南岛),北尽铁勒(今东北大兴安岭)”。在南北长11000里,东西6000余里的大地上,郭守敬主持建立了27所观星台和测影所,分别测量当地的冬、夏至日的日影长度,昼夜时刻数,以及北极出地高度,为创编新历打下了坚实的基础。

河南登封告城观星台,是郭守敬在当时所建的27个观测站的中心天文台,如今保存完好。告城位于登封市东南七公里左右,这里曾是古代阳城所在地。这座观星台建于元代至元十四年(公元1277年),距今已有700年的历史,它是我国现存最古老的天文台,也是世界上现存较早的天文科学建筑物。

这座观星台是郭守敬亲自设计和制造的,他对前人观测天像进行了重大改革,其中处处闪烁着一位科学巨匠的精明与智慧才华。

相传,西周初年周公营建洛阳时,曾经在告城测影。原本的测影台为土堆和木杆,后来唐代的开元十一年(723年),太史监南宫悦在此地建造起了石制的测影台。这座测影台分上下两部分,下部梯形的基座被称为“圭”,上部的石杆子被称为“表”。圭表测影也叫立杆测影,用立杆测影研究历法,是天文学发展史的一次飞跃。到了元朝,郭守敬对传统的圭表测影进行了改革,改设观星台,把古代八尺高的圭表,加高到三十六尺,在表顶上又添加一根横梁,高出表顶四尺,这样表高就达到四十尺,比原来的表高增加了四倍,使观测的误差一下子降低到原来的五分之一。横梁上有个小洞,阳光可以通过小洞影射到石圭上,在石圭上留有一个影子,如果能找到一尺五寸的影子,那就能证明这个地方是天地之中。后来郭守敬发现这种测量方法有误差,于是又发明了一种叫景符的辅助工具。当阳光从上方的横梁照射过来之后,再通过景符投射到石圭上,这样准确度更高。这足以说明,郭守敬已经把小孔成像原理应用到天文观测中了。

郭守敬与王恂等人,自至元十三年(1276年)起,奉命修订新历法,历时四年,在河南登封观星台等处,历尽辛勤观测与推算,终于在至元十八年(公元1281年)编制了当时世界上最先进的授时历,求算得出一回归年为365.2435日,与现在世界通用的“格里历”相同,但比1582年才颁行的“格里历”早了302年。

元世祖忽必烈对郭守敬等人编制的新历法十分满意,并且按照《尚书》里“敬授天时”这句话,把新编的的历法定名为授时历,意思是,要告诉老百姓日月时光,不要错过了农时。公元1281年(元至元十八年)春天,元世祖忽必烈下令,从这一年起全国正式施行新历法。

观星台见证了当时世界上最先进的历法——《授时历》的测量演算历史。观星台是中国现存最古老的天文台,也是世界上现存最早的观测天象的建筑之一。观星台因其独特的设计而成为元代天文学高度发达的历史见证。2016年,联合国教科文组织在相关会议上,将“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”,定为世界人类非物质文化遗产。观星台,则被定为二十四节气发祥地,自此,它有了“双遗产”的殊誉。