關(guān)主：奧秘精靈闖關(guān)小先鋒：小好問小粗心小靈通

“美國(guó)的‘獵戶座飛船可真炫啊!”小粗心指著電腦屏幕上的圖片說。

小靈通點(diǎn)點(diǎn)頭，“聽說俄羅斯也正在著手研制專門供太空旅游用的飛船?！?/p>

關(guān)主：“現(xiàn)在人們想去了解宇宙奧秘，方法可多著呢。古代人也愛探究太陽星辰的奧秘，你們知道嗎?”

“哦，難道他們也有飛船?”小好問忙問道。

關(guān)主揮揮手，說：“走，今天我們的闖關(guān)地點(diǎn)就設(shè)在古代的觀星臺(tái)吧!”

第一關(guān)小鎮(zhèn)上的天文明星

關(guān)主在電腦控制板上輸入“河南省登封市告成鎮(zhèn)”幾個(gè)字，按下啟動(dòng)按鈕，磁力車“咻”的飛了起來。小好問一臉疑惑：“關(guān)主，觀星臺(tái)是看星星的地方吧?”

“不要小看這個(gè)觀星臺(tái)，它是1276年由我國(guó)元代著名的天文學(xué)家郭守敬組織修建的，已經(jīng)有733歲的高齡，是我國(guó)現(xiàn)存最古老的天文建筑，也是世界聞名的天文科學(xué)古跡。觀星臺(tái)不僅可以觀星象，而且還可以測(cè)日影?！?/p>

遠(yuǎn)遠(yuǎn)的，一座梯形的“城堡”出現(xiàn)在大家眼前。順著石板路走上前，才發(fā)現(xiàn)這個(gè)大“城堡”是由磚石砌成的，“身高”12.6米，左右兩邊各有一個(gè)帶矮墻的梯道通向“城堡”頂端。這就是鼎鼎大名的告成觀星臺(tái)。關(guān)主問道：“小先鋒們，你們說為什么觀星臺(tái)會(huì)建在這么一個(gè)小鎮(zhèn)上?”

小粗心：這里現(xiàn)在是小鎮(zhèn)，說不定以前是高山呢，觀星臺(tái)當(dāng)然得建在高山上，這樣能看得更加清楚。

小好問：河南這一帶地勢(shì)平坦，把觀星臺(tái)建在這兒有利于觀察星象。

小靈通：古代人認(rèn)為“天圓地方”，他們八成是認(rèn)為這兒是大地的中心，所以把觀星臺(tái)建在這，方便看到更多的星象。

關(guān)主釋答

正像小靈通說的那樣，在中國(guó)的周朝時(shí)，人們認(rèn)為大地是方的，南北長(zhǎng)和東西寬都是1.5萬千米，這樣大地表面當(dāng)然會(huì)有一個(gè)中心點(diǎn)。

在古代，人們把告成這個(gè)地方稱為陽城，夏至那天，人們采用“立竿見影”的方法來進(jìn)行測(cè)量，立一個(gè)長(zhǎng)八尺的標(biāo)桿，量出影子長(zhǎng)為一尺五寸，按照當(dāng)時(shí)“影差一寸，地差千里”的說法，人們認(rèn)為陽城標(biāo)桿所在的位置離大地邊緣的距離就是1.5萬千米，這不恰好就是大地的中心嗎?從西周開始，人們一直把告成作為天文觀測(cè)的重要地點(diǎn)。這種觀念和認(rèn)識(shí)也深深地影響到了郭守敬，他在全國(guó)建立了27個(gè)天文觀測(cè)站，告成觀星臺(tái)就是當(dāng)時(shí)全國(guó)的中心觀測(cè)站。

第二關(guān)非同一般的“表”

關(guān)主領(lǐng)著大家走上臺(tái)階：“下面我給大家介紹古人用的表。”“關(guān)主，古時(shí)候的人哪來的手表啊?”小粗心忍不住嚷起來。

關(guān)主瞅了小粗心一眼，說：“我說的表可不是能看時(shí)間的手表。在古代，人們根據(jù)太陽的影子的長(zhǎng)短來判斷時(shí)間，而表就是我國(guó)古代觀測(cè)日影變化從而決定冬至或夏至?xí)r間的天文儀器。一般來說，它就是垂直立在地面上的標(biāo)桿。在觀星臺(tái)這兒，表就是臺(tái)身上的那道深深的‘疤痕——與對(duì)面垂直的凹槽?！?/p>

在這兒，天文學(xué)家郭守敬還有一項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)之處呢。按照慣例，表只要2.67米高就夠了，可郭守敬偏偏把表造成了13.3米，你們知道這是為什么嗎?

小粗心：觀星臺(tái)這么高，當(dāng)然得要一個(gè)高一點(diǎn)的標(biāo)尺了。

小好問：把表造得這么高，這樣才好畫大一些的刻度。

小靈通：我認(rèn)為是這樣太陽照射下來，影子也長(zhǎng)一些，這樣測(cè)量起來會(huì)更方便。

[關(guān)主釋答]

小靈通的答案有一點(diǎn)說對(duì)了，那就是它跟太陽的影子大小有關(guān)。

原來，我國(guó)古代測(cè)量太陽影子的時(shí)候，存在一個(gè)最主要的缺點(diǎn)，那就是表的投影長(zhǎng)度不精確，存在著較大的誤差。郭守敬把表的高度加高到原來的5倍，每當(dāng)正午時(shí)，落到地面上的影子也就跟著增加到原來長(zhǎng)度的5倍。根據(jù)這樣的影子推算出來的節(jié)氣時(shí)刻誤差能大大地縮小。這就是為什么人們把這個(gè)凹槽叫做“高表”的原因了。所以，增加表的高度不是像小靈通說的那樣為了方便測(cè)量，而是為了減小誤差。

第三關(guān)地面上的量天尺

在觀星臺(tái)，除了表，人們還得借助“量天尺”來計(jì)時(shí)。小先鋒們一聽，立即東瞧瞧、西望望，在觀星臺(tái)頂端找起這把神秘的“尺子”來。可是他們把觀星臺(tái)頂端的兩個(gè)小房子來來回回瞧了好幾遍，也沒發(fā)現(xiàn)“尺子”的蹤影。

關(guān)主笑著說：“跟我來?！毙∠蠕h們跟著關(guān)主來到了觀星臺(tái)底部。關(guān)主指著腳下的青磚說：“喏，這就是量天尺?！贝蠹疫@才注意到地面上平鋪著36塊青石，全長(zhǎng)約31.19米。

小先鋒們，你們說說這放在地面上的量天尺如何來進(jìn)行測(cè)量呢?

小粗心：太陽照在表上，表的影子就投射在量天尺上，每塊青石代表一個(gè)刻度，影子邊緣落在哪塊青石上，直接讀數(shù)就行了。

小好問：量天尺量的是夜空中星星之間的距離。在量天尺上畫出同一顆星星每天的不同位置，就能判斷是哪一天了。

小靈通：在量天尺的中間豎一根竿子，看影子傾斜的角度以及影子的長(zhǎng)短，就能判斷太陽的高度了。

[關(guān)主釋答]

你們的回答都不正確，觀星臺(tái)測(cè)量時(shí)要用到的儀器不僅有表、量天尺，還有景符，它是—個(gè)寬0.06米、長(zhǎng)0.13米、中間留著一個(gè)小孔的銅葉，這也是由郭守敬發(fā)明的。

量天尺的兩邊刻有兩條平行的水槽，它們分別連接著南邊一個(gè)方形的注水池。首先給它們裝上水，觀察水面是否溢出或者低于正常情況，從而判斷量天尺是否平正，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。接著在凹槽的頂端架上一根橫梁，把景符北高南低地放在一個(gè)架子上，再把景符連同架子一起放在量天尺上面來回移動(dòng)。根據(jù)針孔成像原理，日中時(shí)，橫梁所產(chǎn)生的影子通過景符上的小孔投射到量天尺上，這樣，量天尺上就能清晰地看到橫梁的影像，由此能正確地計(jì)算出日影的長(zhǎng)度。據(jù)說這種方法所測(cè)量的日影長(zhǎng)度的誤差可準(zhǔn)確到兩毫米左右，這在當(dāng)時(shí)可是非常了不得的。

告成觀星臺(tái)的技術(shù)至少要領(lǐng)先歐洲300年。郭守敬等人通過實(shí)地測(cè)驗(yàn)，掌握了日月星辰和地球的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律，測(cè)定出二十四節(jié)氣，特別是春分、夏至、秋分和冬至的精確時(shí)刻，推算出一個(gè)回歸年長(zhǎng)度為365天5時(shí)49分12秒，與現(xiàn)在的測(cè)定僅相差26秒。

責(zé)任編輯周巧娟