圭表是根據影子的什麼來記錄時間的

圭表是根據影子的長短變化來記錄時間的。圭上有刻度，標誌尺寸，表和圭合在一起時，好像一把尺子，使用的時候，把表豎立起來，放在陽光下，讓表的影子投到平放着的圭上，就可以知道影子的長短了。

古人是怎樣用圭表看時間？

圭表是利用太陽射影的長短來判斷時間的 它由兩部分組成，一是直立於平地上的測日影的標杆或石柱，叫做表；一爲正南正北方向平放的測定表影長度的刻板，叫做圭。既然日影可以用長度單位計量，那麼光陰之“陰”，及時間的長短，用“分”、“寸”表達就順理成章了。圭表是一種既簡單又重要的測天儀器，它由垂直的表（一般高八尺）和 水平的圭組成。圭表的主要功能是測定冬至日的所在，並進而確定迴歸年 的長度，此外,通過觀測表影的變化可確定方向和節氣。很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光的照射下會投出影子，這 些影子的變化有一定的規律。於是便在平地上直立一根竿子或石柱來觀察 影子的變化，這根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子測量表影的長度和方 向,則可知道時辰。後來，發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板 製成的尺子平鋪在地面上，與立表垂直，尺子的一頭連着表基，另一頭則伸 向正北方向，這把用石板製成的尺子叫“圭”。正午時表影投在石板上，古人 就能直接讀出表影的長度值。圭表是最古老的計時儀器，實際發明年代已經不可考了，但是可以知道的是，圭表的使用在商代及周代已經是有相當的發展並且是重要的計時方式。圭表是以太陽爲觀測目標的計時儀器，結構相當的簡單，所謂的圭表就是由「表」所發展而來，再由圭表發展演變爲日晷。「表」最初就只是一根直立於地上的竹竿或石柱，即爲我們所熟知的「竿影測日」，利用竿影的變化來了解時間的變化，遠古的人們在平日生活中發現太陽照射下物體的影子，會隨著太陽的所在位置而改變其影子方向與長短，並且有一定的規律，如在北半球夏至時竿影或圭表的影子爲一年中最短，北半球冬至時則正好相反竿影或圭表的影子爲一年中最長。因此，逐漸就有人想到利用竹竿或石柱來專門作爲觀測日影變化的工具，這就是最先「表」的由來。表的結構雖然簡單，但是用途非常多元，經過多年的使用後，人們能更純熟的使用表而可以依據影子方向與長短變化定出了方向、節氣、時刻、地域等。圭表是由直立平放的表和一個正南北方向平放的圭(或叫做尺)所組成，很早就成爲制定曆法的重要方法。

圭表的計時原理

圭表的計時原理是影子的變化規律。在平地上直立一根竿子觀察影子的變化，並測量表影的長度和方向，即可知道時辰。後來，人們發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板製成的尺子平鋪在地面上，刻上刻度，與立表垂直，尺子的一頭連着表基，另一頭則伸向正北方向。正午時表影投在石板上，就能讀出表影的長度值。圭表是我國古代度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規律。通過觀察記錄它正午時影子的長短變化來確定季節的變化。垂直於地面的直杆叫“表”，水平放置於地面上刻有刻度以測量影長的標尺叫“圭”。圭表不僅可以用來制定節令，而且還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及二十四個節令的日期，作爲指導漢族勞動人民農事活動的重要依據。將表影的長度以一年爲週期標在一個圓上，圓心爲表的立點，形成的圖就是中心不爲零的太極圖，進行消除零半徑的中心點，形成的太極圖就是常見的二十四節氣太極圖。圭表是中國古代觀測天象的儀器。在不同季節，太陽的出沒方位和正午高度不同，並有週期變化的規律。於露天將圭平置於表北面，根據圭上表影，測量、比較和標定日影的週日、週年變化，可以定方向、測時間、求出週年常數、劃分季節和制定曆法。

古人怎樣使用圭表測影來計時？

圭表是古代用來計時的工具。相傳從堯舜在春秋時期，我國已經利用圭表測影來計時了。

遠古時的人們，日出而作，日沒而息，從太陽每天有規律地東昇西落，直觀地感覺到了太陽與時間的關係，開始以太陽在天空中的位置來確定時間。但這很難精確。

據記載，3000多年前，西周丞相周公旦在河南登封縣設置過一種以測定日影長度來確定時間的儀器，稱爲“圭表”。這當爲世界上最早的計時器。

圭表由圭和表兩部分組成：圭是平放的有刻度的尺，表是直立的標杆，置於圭的兩端而且與圭垂直。

圭多數是用石料或銅料做成一條平板，並附有影標度，再在其一端立表就成爲圭表。表是一根直立的杆，太陽光照到表上，就投射出一條影子。根據影子和方向和長度，就能讀出時間。

利用圭表所測日影的長短可以定出幾個較大的節氣，如夏至影短，冬至影長。在一天之內，根據表影長短的變化，也可以知道大概的時間。

太陽在做南北迴歸運動時，它離開天極的遠近，決定了地面表影的長短。太陽離開天極的遠近難以直接測知，只有通過測量日影才能間接知道。用圭表測影的目的，就是爲了推知太陽在空中的方位。

用圭表測日影簡便易行。我國位於北半球，測量時，將圭表的表杆朝南，使它的中軸線順子午線擺放在陽光可以照射着的平地上，並固定好不動。

每天中午，當表杆造成的日影與圭尺的中軸線重疊在一起時，則用文字記錄下當日的日影長度數或者直接在圭尺上刻畫下當日的日影頂點的軌跡點，則完成了當天的測影工作。

用圭表測定日影是一項以整年爲一個週期性的細緻工作，必須耐心地堅持進行下去，否則無果。特別是每年的冬至、夏至、春秋分日尤爲關鍵。只要通過對具有極值意義的影長的測定，就可以直接判定迴歸年的長度。

由於受氣候的影響，加之冬至點不一定正發生於中午時分，所以測定結果往往與實際情況有出入。人們連續測幾年，然後取其中最長的一年，定爲這年的冬至時刻正在這天中午。

顯然，這種方法帶有一定的人爲因素，與冬至實際發生的時刻不一定相符。

針對這一問題，祖沖之找到了解決的辦法。他運用對稱思想，分別的冬至前若干天和冬至後若干天測量日影長度，由此推算出冬至發生的準確時刻。

祖沖之的這個方法與傳統方法相比，具有明顯的優越性。首先，它不受氣候的影響，只要在冬至前後若干天測量就行了。

其次，提高了準確性。因爲冬至前後日影長度變化非常緩慢，祖沖之選取的冬至前後20多天進行觀測，這時日影變化比較顯著，測量和計算也相對容易。

更爲重要的是，這一方法可以測得比較準確的冬至時刻，因爲冬至時刻不是恰好在中午，而用這種方法可以推算出來。

根據祖沖之的測算，一個迴歸年的長度365.2428日。這一數據非常精密，直至700多年後，纔出現更精密的《儒略曆》。

在歐洲，直至16世紀以前都在實行《儒略曆》，而其迴歸年的長度數值是365.25，顯而易見，這是難以望祖沖之的項背的。

祖沖之巧測日影並獲得相對準確的數據，對他進行立法推算，編訂《大明曆》，有着非常重要的實際意義。

儘管祖沖之的測算方法並非完美無缺，但他的這一發明，是我國古代冬至時刻測定發展過程中一個里程碑，它被後世天文學家所推崇，是理所當然的。

在祖沖之之後改進測日影方法的人很多，其中最著名的當屬元代天文學家郭守敬對測量工具的改進。

郭守敬認爲傳統測影方法讀數精度太低，原因是分、釐、毫、秒這些單位太小，肉眼難以將其區分開來。爲了保持測量值不變，需要將表的高度增加相應倍數。於是，這就需要建造高表。

郭守敬的高表做得十分精細，而且是傳統表的5倍。但隨着表的增高，成影清晰度必然下降。在這種情況下，郭守敬又研製了景符這一測量工具，從而徹底解決了這一問題。

郭守敬通過建高表，制景符，在這兩方面取得了突出成就，極大地便利了人們的日影測量，爲我國古代天文學和測量學的發展作出了不可磨滅的貢獻。