12月22日11时27分将迎来冬至节气。冬至是四时八节之一,被视为冬季的大节日,在古代民间有“冬至大如年”的讲法。在中国南方地区,有冬至祭祖、宴饮的习俗。在中国北方地区,每年冬至有吃饺子的习俗。
冬至在历法中通常作为一年的起始点,所以确定冬至点对纪时、授时都至关重要。我国先民很早就注意到,如果在地面上直立一根竿子,就会在地面投出一条细长的影子。这条影子的长度和方向在一天中不断变化,而且变化完全有规律可循。人们逐渐掌握了这些规律后,这根竿子就逐渐演变成了一种简单、用来测节气的天文仪器——圭表。
圭表的构造相对简单,它由圭和表两个部件组成,与地平行的部分称为圭,垂直立于地平的部分为表。二者的端点相接。古代制式的圭表,表高多设为八尺,圭则在表面刻上刻度用于测量表影长度。
由于不同季节太阳在正午时分的高度角不同,表投在圭上的影长也随之不同。在北回归线以北到北极圈以南的地区,正午时分太阳永远在正南方向,冬至日太阳高度角最低,表影最长,夏至日则相反。
中国古代用圭表测影确定冬至的实践至少可以追溯到周代。到元朝郭守敬时,较为理想的推算方法配合十分精准的测影数据,使推定冬至时刻的误差减小到1刻(约14.4分钟)以内,达到了中国古代测定冬至时刻精度的巅峰。
资料来源:肖尧《登封四丈高表与圭表测影》、王玉民《冬至圭表测影新探》、中国科学院自然科学史研究所编著《中国古代重要科技发明创造》
原图提供:视觉中国
设计:杨凯
文案:李梦一
校对:王倩