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圭表原理

圭表是一種古老的天文儀器,主要用於測量日影的長度和方向,其原理是利用太陽的位置變化在地面上的投影。圭表由兩部分組成:一個是直立於地面的「表」,用於接收太陽光並投下影子;另一個是水平放置且刻有刻度的「圭」,用於測量影子的長度。

通過觀察和記錄一天中影子的變化,可以確定正午時刻(當影子最短時)以及一年中不同日期的影長變化,進而推算季節和節氣。例如,冬至時,太陽光線直射在地球最北的界限,即北回歸線上,此時表影最長;而夏至時,日影最短。

圭表不僅用於確定時間,還用於測量和劃分節氣。例如,通過觀察冬至到下一個冬至之間表影長度的變化,可以將這段時間分割為24段,每段15日,形成「二十四節氣」。這些節氣反映了太陽在一年中不同時期的位置,對古代農業社會具有重要的實用價值。