郭守敬在日影测量工具上的突破(Ⅰ):八尺圭表-景符日影测量系统

郭守敬在日影测量上的突破之一,是对传统的立杆测影进行改进。本文结合系统论基本原理,认为郭守敬在日影测量的第一项突破,可以称作“八尺圭表-景符日影测量系统”。进一步,应用高等数学,研究了“八尺圭表-景符日影测量系统”本身的特征,给出了本影长度、窍高、影宽、相对精度、横梁影子对称性、光斑宽、光斑对称性、影宽/光斑宽、光斑右/光斑左等八个变量随太阳高度角的变化规律。应用该结果,说明了郭守敬改进的“八尺圭表-景符日影测量系统”,是一个革命性的突破;该系统为后期的“四海测验”提供了坚实的仪器基础;该系统是一次成功的小型实验,为后期建设更大的日影测量系统——四丈高表-景符系统,提供了一个完整的参考数学模型。

传统文化融入跨学科主题学习的教学实践——《圭表》教学及其启示

跨学科主题学习作为一种新的教学模式,能够更好地适应教育改革的需求,推动教育教学的创新和发展.传统文化融入跨学科主题学习为数学教育的实践课堂提供了新的思路和方法.文章以《圭表》素材为载体,以时间测量为主题开展跨学科主题学习,引导学生感受数学知识与文学、历史、艺术、天文、地理等众多学科相联系,厚植爱国主义情怀,充分发挥数学文化的独特育人功能.

天地可量--古代的圭表

成语“立竿见影”相信大家耳熟能详,但你是否知道它的由来和一项我国的古老发明有关?我们的祖先就是利用立竿见影的原理,发明了测量光阴的古老仪器--圭表。“天地玄黄,宇宙洪荒”是中国古代最重要的启蒙读物《千字文》的开篇,这八个字是古人对天地宇宙的认识。《淮南子》里解释“上下四方叫作宇,古往今来叫作宙”,“宇”指的是空间,而“宙”指的就是时间。

元代圭表复原探索

中国古代以农为本,因而对以天象和物候为标志的农时非常注重,用圭表测影的历史也极为悠久,其起源大体与文字形成的时期相当或者还要长些。回顾中国天文学史,不难看出历法改革与天文学进展之间的密切关系。而改历的依据或新历之验证,往往要靠圭表测影来决定取舍。实际上。

对圭表起源的一些看法

圭表有着悠久的发展历史。最初是立杆测影，且无特制的杆。作为天文仪器的“表”最早出现于《周髀算经》中，大约产生于春秋时期，规定长度为八尺，可能来自人的身高。铜表出现于西汉。文章第一次把“土圭”解释为在地面作记号，这种方法大约一直延续到汉代，之后，“圭”以实物出现和“表”配合使用，先后有过钢圭、石圭。文章以较充分的史料，对圭表的起源问题给出一个系统的发展脉胳。

《表度说》中的圭表测量原理与方法——兼论明末传教士的北极高度测量

《表度说》是明末中西文化交流背景下传入的一部天文历算著作。基于《表度说》原文,探究其引进的圭表测量技术,主要包括:测太阳地平高度、测每日午正初刻及太阳地平高度最大值、测南北极出入地度分、测节气定日期、根据物体影长来推算物体高度、制造柱晷等。《表度说》与传统圭表测量的最大区别,是把传统天文学所要解决的许多问题纳入一个新的理论框架,并在各个天文量之间建立联系。制作柱晷的例子综合反映了测算方法与数表的应用。这种便捷的测量方法,满足了中国人对天文测量的实际需求。

郭守敬以前八尺圭表在笛卡尔坐标系下的工作机理

郭守敬是在继承前人八尺圭表测量的基础之上,对圭表进行的改良。但是《元史·天文志》只是概略描述了郭守敬之前八尺圭表测量的误差特征,而没有揭示背后明确的规律。应用高等数学,研究了郭守敬之前八尺圭表在笛卡尔坐标系下的工作原理,给出了表顶端的投影坐标—本影长度、实影长度、虚影宽度、相对测量精度等4个变量的定义。应用该方法,复现了登封周公测景台台基尺寸,发现郭守敬之前八尺圭表可以在中国中纬度地区进行很好的观测。除本影长度外,称其余3个变量是郭守敬之前八尺圭表的特征信息。这些特征信息是现代科学研究的必要信息,为从新角度研究与郭守敬之前八尺圭表相关的工作,提供了思路。

登封四丈高表与圭表测影

登封四丈高表是元朝郭守敬创制的大型天文仪器,它反映了元初天文观测领域的高超技艺。本文结合相关研究和史料,首先对登封四丈高表的构造进行介绍,同时回顾和探讨其历史和影响;之后对四丈高表测影进行分析,归纳出三个创新点,并在此基础上解释高表表高定为四丈的原因;最后将高表测影置于世界图景下进行比较研究,展示和总结中国古代圭表测影的特性。

制作多功能圭表

圭表是中国古代一种天文仪器。虽说这种仪器构造简单，但在我们周围却很少见到。为了使学生更直观地了解这一仪器的结构、原理及使用方法，并赋予这种古老仪器以新的功能，我设计制作了这件命名为“多功能圭表”的教具，实物图如下。

圭表

圭表是我国最古老的一种传统天文仪器，据记载，三千年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器，称为圭表。

周而复始 如期而至——二十八宿圆盘圭表

二十八宿圆盘圭表馆藏:阜阳市博物馆质地:漆木器年代:西汉天上本没有刻度,看的人多了,便划分出二十八星宿。漆木圆盘边沿刻有星宿名称和距度。另一只圆盘,盘面标示北斗七星,边沿一圈365个小孔。两盘正中钻同心圆孔。中国科学技术大学的石云里教授向我们介绍它的使用方法:"这是我们根据汝阴侯墓出土的这组漆器做的复制件。

圭表

圭表是中国古老而简单的一种天文仪器,它由表和圭两个部分组成。表是垂直立于圭南端的标杆或石柱,圭是正南正北平放的尺,汉代以后改为铜制。在古代,圭表多用于判断方向、测定季节和推算历法,在农业生产发展中起着重要的作用。最初,圭表用于测定方向,在空旷的平地上树立一表,以它为中心在地面画圆周,再测出日出、日落时表的影子与圆周的交点,然后将它们连接起来,由此可以确定东西方向。

浅论郭守敬的圭表改革

本文论述元代科学家郭守敬在圭表方面的重大改革及其对天文历算的贡献.

圭表测距——从初中物理第一课说起

逻辑推理和实验探究是学好物理的关键方法,本文以《周髀算经》中的“圭表测距”为例,分析古人用圭表测量太阳高度的原理.虽然在测量日地距离方面该方法存在一定的模型错误,但有极大的独创性.在改变“天圆地方”基本假设下,视地球为圆形的球体,则圭表测距的方法可以用来测量地球周长.通过简单切实的例子,引导学生感悟中华传统科技的魅力,同时培养学生正确的科学观和逻辑思维能力,促进学生综合素养的全面提升.

中国传统科技文化与STEM教育之 生产生活用具——圭表

STEM知识素养一、人文知识日出而作,日落而息。古代的劳动人民根据太阳每天东升西落的规律,直观地感觉到了太阳同时间的关系,并以太阳在空中的位置来确定时间。人们还观察到,在不同季节里太阳的出没方位、正午高度都会发生变化,并且呈现一定的周期规律。古人发明了圭表以观测不同季节、不同时刻日影的长度,通过比较研究,获得不同时空节令的相关数据。原始的表是一根直立在平地上的杆子,由于人们需要了解不同时节的表影长度,所以同时发明了计量影长的圭表。

《抱朴子》一段文字与道家圭表无关

《文物》1991年第1期所刊李强《仪征汉墓出土铜圭表属于道家用器》,引《抱朴子》一段文字作为旁证,显系误用。引文出自《抱朴子·内篇》卷10(李文误注为卷15) 《明本》,云:"夫得仙者,……出携松羡于倒景之表,入宴常阳于瑶房之中,曷为当侣狐貉而偶猿狖(李文引作"穴")乎?"按"倒景(影)"为道家语,指天上最高处。《汉书·

仪征汉墓出土铜圭表属于道家用器

我国古代以农业为本,奠定了光辉灿烂的文明。测定节气,不误农时,是发展农业的先决条件。因此,我国在很早以前,便产生了测量节气的古老天文仪器——表。表有时又称作竿、臬、槷、椑、碑、髀,是用木或石制作成一个竿子,观测它在阳光下的投影;用圭来测量影子的长度,合称作圭表。判断方向,测定节气,是圭表的重要功能。南京博物院于1965年在江苏仪征汉墓中发掘一件铜圭表,为我们研究汉代圭表及附属结构提供了迄今所知最早的实物证据(图一、二)。

圭表

立竿见影,词义为在阳光下竖起竹竿,立刻就看到了竹竿的影子,比喻行事能马上看到效果或付出能马上得到收获。你知道吗?我国古人用“立竿见影”发明了一种用于计量时间的重要天文仪器——圭表。

山西襄汾陶寺城址中期王级大墓ⅡM22出土漆杆“圭尺”功能试探

2002年,素有"尧都平阳"之称的山西襄汾陶寺城址中期王墓ⅡM22的头端墓室东南角,出土了一件漆木杆ⅡM22∶43,残长171.8厘米,上部残损长度为8.2厘米,复原长度为180厘米。漆杆被漆成黑绿相间的色段加以粉红色带分隔,显然具有特殊功能。尤其引人注意的是漆杆第10—12号绿色带被11号红色带有意隔断,根据以往的研究,陶寺一尺等于25厘米,则第1—11号色段总长39.9厘米,等于陶寺1.596尺,非常接近《周髀算经》所说的"夏至日影长一尺六"的记载。第1号色带至33号色带总长度为141.6厘米即5.664尺,为春秋分日影长。假如以一满杆顶点为起点向前移杆后,第1号至38号色带长度为157.4厘米,加第一杆总长180厘米,共长337.4厘米,13.496尺,非常接近《周髀算经》冬至晷长337.5厘米即13.5尺。由此推测ⅡM22∶43漆杆为圭表日影测量仪器系统中圭尺,时代为陶寺文化中期(公元前2100—前2000年)。

东汉铜圭表

一汉代,在我国天文学发展史上是一个重要阶段,有着许多卓越成就,特别是对星象的观察和历法的研究,尤为突出。天文仪器也不断地改善和创新。这些,不仅在许多古籍中有记载,而且不断为地下实物的出土所证实,铜圭表就是其中的一件。这件铜圭表是1965年5月间在仪征石碑村一号木槨墓中出土的,墓葬的时代约当东汉中期。随葬器物除铜圭表外。