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嵩山郭守敬观星台

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  观星台是研究天文的仪器,系元初科学家郭守敬所建,其目的是为了研究和改革历法。它也是我国现存最古老的天文建筑,距今已有七百多年的历史,可以说它是世界上一座著名的天文科学古迹,它反映了我国古代天文科学发展的卓越成就。



  观星台的型制是台身和石圭组成,台身形状似覆斗,系砖石结构,台高九点四六米连台顶小房通高十二点六二米,台上方每边宽八米,底边每边长十六米。台身四周筑有砖石踏道和梯栏盘旋簇拥台身,使整个建筑布局,显得庄严而巍峨;台顶各边砌有女儿墙,台上放有天文仪器,以观天象。北壁正中有一直立的凹槽,正对量天尺。量天尺又称石圭,以三十六块青石平铺而成,全长31.19米,合元朝钦天监表尺一百二十八尺,宽四尺五寸,厚一尺四寸,石圭南头有注水池,北有排水孔。公元一九七五年四月间,经北京天文台测验,证明其方向,正在当地子午线上,即正南北方向,量天尺上边的平面上,刻有两条水槽与水池相连,目的是装上水检验圭面是否平正。它的原理是用观星台的立槽代替高表,用量天尺代替石圭,而且都增加长度,高表由八尺改为四十尺,石圭长达一百二十八尺,这样,就大大提高了精确度,据测量其精确度,可达两毫米左右,相当于太阳天顶距误差1/3角分,比后于它300年的西文最精密的天文观测还要精确。从《元史天文志》和现在观星台院内明清碑刻,关于观星台的记载里,可知此台当时具有观测、测量日影和计时的作用。



  观星台的建制,反映了我国天文科技史的巨大成就。十三世纪末,元世祖忽必烈统一中国后,为了促进农牧业的发展,于元至元十三年(公元一二七六年),任用著名的科学家郭守敬、王恂进行一次规模巨大的历法改革。郭守敬是一位杰出的科学家,他首先提出:“历之本在于测验,而测验之器,莫先于仪表”的正确主张。在元世祖忽必烈的大力支持下,在历法的改革中,经他的手创造的天文仪器有:简仪、高表、浑天象等十八种,其中最重要的是简仪和高表。当时,他在全国建立了二十七个观测站,登封告成的观星台,就是当时全国的中心观测站,这用高表为郭守敬的独创。当时,全国只有六处,但从实测记录和实物看,只有大都(今北京)和阳城(今告成)两处,保存至今的,只有阳城一处了。观星台是我国天文科学发展史上的宝贵遗产和重要的实物资料,对于研究我国天文史和建筑史都有很高的价值。



  郭守敬,王恂等人测影时,在石圭上面的两条平水渠中,装水取平,根据“针孔成象”的原理放置“景符”。在台上40尺处,架横梁一根。日中时,梁影通过“景符”投射在石圭上,这就是当天的日影长度,郭守敬等人通过实地测验,掌握了日、月、星辰和地球的运转规律,测定了二十四节,特别是夏至、冬至、春分、秋分的精确时刻,推算出一个回归年的长度为365.2425日,合今天为三百六十五天五时四十九分十二秒,并制订出《授时历》颁布全国执行。



  观星台不仅可以测日影,而且可以测量星辰。史书记载:观星台的作用是“昼参日影,夜观极星,以正朝夕”。现在大门两侧的石柱上刻有这样一幅对联:



  石表寓精心,氤氲南北变寒暑。



  星台留古制,会合阴阳交雨风。



  这幅对联高度地概况了“观星台”和“测景台”的伟大作用和科学价值。可是我国圭表的缺点是,测量时,“圭”和“表”上的度,难以做到百分之百的精确。因而,日影的长度,就自然有了误差了,如果石圭误差仅一毫米,按比例推算出的冬至、夏至,就可能差一两个小时。对此,郭守敬对“圭”、“表”采用了三个改革方案,使“圭”、“表”的制造大大向前发展了一步:第一、把古代用的“表”中高到五倍,改八尺“表”为四丈高。登封观星台“表”高四十尺(全台北面的凹槽就是证实),众称四丈之表为“高表”。为此,相适应投射石圭上的表影,所推算出来的各节气的时间的误差就大大缩小了;第二、在石表的顶端改为一根横梁,日光通过横梁的投影,可以反映日中的高度;第三、在石圭上附加一个“影符”,“影符”用铜钢片做成,中间有个小孔,“影符”放在圭面上,可以移动,日光照射横梁阴影,通过针孔投射到圭面上,阴影的边缘显得更清楚,可以比较精确地测量日影长短。这些改革在我国的天文学史上是一个很了不起的进步,在当时世界上也是最先进的。



  这座科学价值很高的观星台,是我国天文科学宝库中的珍贵遗产,它体现了以郭守敬为代表的元代天文学家在研究天文方面的巨大成果。然而,观星台在解放前,却没有得到应有的保护。一九四四年又遭受侵华日军的炮击,残墙断壁,杂草丛生,破烂不堪。我国解放后,观星台回到了人民的手中。一九六一年,国务院公布为全国第一批重点文物保护单位,有关部门多次对观星台进行考查、修整和测验。一九七五年,又进行了全面整修,使观星台和唐代石表得到了认真保护,照壁、大门、围墙、道路等也都加以修整,才有一个良好的参观环境。一九八三年,恢复了仪门,整修了周公祠。现在已成为人们参观游览的胜地。
 
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