塔高100米的圭表塔位於河南省科技館新館（左）

圭表觀測示意圖（右）

□頂端新聞記者 王峰 文圖

三千年前，周公旦在河南登封採用圭表測影法測量日影長度，這一測量方法依然沿用至今。

12月21日，冬至，河南省科技館新館的圭表塔迎來首次日影測量，頂端新聞記者跟隨河南省科技館新館工作人員的測量進行了獨家直播和採訪。據介紹，目前，河南科技館新館和圭表塔正在緊張有序施工中，預計明年六一前後向公眾試開放。

高科技建築秉承古法測量

圭表塔位於象湖湖畔、主建築東塔延伸線上，塔高100米，與河南省科技館新館主體建築遙相呼應。

河南省科技館展覽教育部負責人翟夢汐介紹，圭表是度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成，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”。

圭表測量法的歷史悠久，三千年前，周公旦在河南登封採用圭表測影法，現代考古表明，最晚在春秋時期，人們就懂得了使用圭表來確定二至日的方法，即將正午表影最長的那一天定為“冬至”，正午表影最短的那一天定為“夏至”，古人透過圭表測量正午時日影的長度，先確定冬至和夏至，繼而確定迴歸年即人們常說的“一年”長度和曆法起算點。

元代科學家郭守敬繼續改進圭表，將表的高度增加到四十尺，即標準表高的五倍，因此也被稱為“高表”。因為表高增加，表影長度也隨之增加，邊緣模糊所造成的誤差也就相對變小了。此外，郭守敬還利用小孔成像的原理，製作了景符。當太陽、高表頂端的橫樑、景符正中的小孔處於同一直線時，圭面上就會出現橫樑的清晰實像。如此雙管齊下，終於使圭表測影的精確度有了很大提高。

河南省科技館新館圭表塔高度為100米，這也是河南省內有記錄的規模最大的圭表測量裝置。

天文愛好者也可自行測日影

在日影測量過程中，河南省科技館展覽教育部工作人員杜璽向頂端新聞記者介紹，圭表塔測量是使用等比的方法，“透過一根一米高的木棍，測量影子，再透過等比的方法進行換算，就能測量出100米塔高的影長”。

“其實有興趣的市民也可以自行測量。”杜璽說，“用一根筆直的木棍，先測量木棍的高度，透過木棍高度測量木棍影長，再透過勾股定理進行等比測算，就能算出等比的影長。”

在直播過程中，相關工作人員測算出三個時間點的資料——11點55分，影長為144。124米、12點15分，影長為138。359米、12點25分，影長為137。361米。

這裡還有一個“冷知識”，鄭州的正午時間並不是中午12點，根據“鄭州市日出日落時刻表”提供的資料來看，12月21日冬至當天，鄭州的正午時間為12點23分，日影長度在這一刻為全年最長。

圭表塔還是一把觀星“量天尺”

河南省科技館副館長李莉介紹：“圭表塔的設計靈感來源於元代天文學家郭守敬在河南登封告城鎮主持修建的古觀星臺，我們在此設立的圭表塔是對中國古代天文學的致敬。”

值得一提的是，圭表塔和河南省科技館新館雖然是兩個不同的建築，卻在軸線空間上是一體的，河南省科技館新館建築工程高度約43米，設計方案採用“一軸三向四園”的規劃空間結構。“一軸”為跨越楊橋乾渠透過主入口廣場——科技館——室外廣場，最終收於圭表塔的空間軸線。

“新館的樓頂是一個天文臺，現在正在建設中，從那裡向東看，可以看到整個東邊天空的星星。”李莉說，“100米高的圭表塔就像量天尺一樣立在這裡，它就是一把觀星的標尺。”

另據介紹，圭表塔還將開設展覽、天文觀測、科技知識科普等場所，等2022年向公眾開放時，這裡將會成為一個寓教於樂的科普場所。