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2020-07-03 02:13:51
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👩🏻🏫 How does light travel?
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中央大學科學教育中心
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針孔成像成像大小 在 知史 Facebook 的最讚貼文
< 中國天文學的起始——登封觀星台｜豫遊中原｜19 >
四周一片清幽，樹林間偶爾傳來低嗚聲。
浩翰穹蒼，星辰格外明亮，竟看到有一彗星橫掃於天際。
真的是披星戴月地趕路，幸好有七星指引，免於迷路。
只見叢林中圍起了一堵堵灰牆，牆內有一座外形古怪的城樓，兩旁有石級伸延至頂。
城樓後方有一片空地，空地上有一個半圓的銅器，邊沿刻了「天干地支」，旁邊寫著：
「仰儀」
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觀星台在登封市區東南12公里，是中國元代保留下來的現存最古老的天文台，也是世界上最著名的天文科學建築之一，在天文史上都有很高的科學價值。
觀星台位於登封市告成鎮，告成是中國進入階級社會後第一個王朝——夏朝建都的地方。據《史記》記載，這裏還是中國歷史上第一個農民起義領袖陳勝的故鄉。距觀星台東南不遠的石綜河則是中國歷史上唯一的女皇帝武則天避暑的勝地。
觀星台始建於元至元十三年（西元1276年），已經有700多年的歷史。它的作用是：晝測日影，夜觀極星，以正朝夕。
郭守敬在周公舊制的基礎上改制延長了石圭，提高了石表，擴大了五倍，建成40尺高表，主要採用針孔成像的原理進行觀測，大家抬頭往上看，在高表上面的東西耳房中間，架有一跟橫樑，梁上面有一道水槽，用於取水準。在石圭上面刻有兩道水槽用於取水準。在兩道水槽中間放一「影符」，「影符」是用薄金屬片製成，中間有大小如針的小孔，每天午時（即現在的11：30——13：30）太陽光照在橫樑上，橫樑影子射在石圭上，當這個影子把「影符」上的水孔平分的時候就是每天的正午，這樣就推算出了一天一夜中的十二個時辰。
郭守敬把從影子最短到最長再還原到最短（即一個回歸年）確定為365.2425天，合現在的365天5時49分12秒，跟現在世界通用的陽曆365天5時48分46秒相比僅差26秒，後經過三年的實地觀測制訂了《授時曆》與《格曆高利曆》相比早300餘年。
觀星台的用途相當於測量日影的圭表。它那高高聳立的城樓式建築相當於一根直立於地面上的竿子，台下正北方的「長堤」則是一把用來度量日影長度的「量天尺」。台上有兩間小屋，一間放著漏壺，一間放著渾儀；兩室之間有一橫梁。每天正午，太陽光將台頂中間橫樑的影子投在「量天尺」上。冬至這天正午的投影最長，夏至這天正午的投影最短；從一個冬至或夏至到下一個冬至或夏至，就是一個回歸年的長度。中國古代就是採用這種方法測定一年的長度，從而為指定曆法奠定了基礎。元朝傑出的天文學家郭守敬曾經在這個地方主持過測量工作。
經考證，除了測量日影和記時的功能以外，當年的觀星台上可能還有觀測星象的設施，並有過在此地觀測北極星的記錄。
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