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文物概況

觀星臺，位于河南省鄭州市登封市東南7.5公里的告成鎮(zhèn)，北依嵩山，南望箕山，處潁河之濱，地望十分優(yōu)越，曾是古代陽城所在地，是嵩山風(fēng)景名勝區(qū)的一部分。前后院落共分照壁、山門、垂花門、周公測影臺、大殿、觀星臺、螽斯殿等七進(jìn)，院內(nèi)復(fù)制安裝各種天文儀器十多種。

建筑背景

觀星臺建于元朝初年至元十三年（公元1276年），距今己有700年的歷史，它是中國現(xiàn)存完好的天文臺。是世界上現(xiàn)存較好的天文科學(xué)建筑物，元世祖忽必烈統(tǒng)一中國后，為了恢復(fù)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，任用著名科學(xué)家郭守敬和王恂等進(jìn)行歷法改革。首先，讓郭守敬創(chuàng)制了新的天文儀器，然后又組織了規(guī)?？涨暗奶煳拇蟮販y量，在全國二十七個(gè)地方建立了天文臺和觀測站，登封觀星臺就是當(dāng)時(shí)的中心觀測站.經(jīng)過幾年的辛勤觀測推算，終于在18年（公元1281年）編制出當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的歷法——《授時(shí)歷》?！妒跁r(shí)歷》求得的回歸年周期為365.2425日，合365天5時(shí)49分12秒，與當(dāng)今世界上許多國家使用的陽歷，格里高里歷，一秒不差，但格里歷是1528年由羅馬教皇改革的歷法，比《授時(shí)歷》晚三百年。與現(xiàn)代科學(xué)推算的回歸年期相比，《授時(shí)歷》僅差26秒。

建筑用途

觀星臺是一座高大的青磚石結(jié)構(gòu)建筑，由臺身和量天尺組成，臺身形狀是覆斗狀，其作用是“晝參日影，夜觀極星，以正朝夕”。觀星臺不僅保存了我國古代圭表測影的實(shí)物，也是自周公土圭測影以來測影技術(shù)發(fā)展的高峰，它反映了我國天文科學(xué)發(fā)展的卓越成就，對于研究我國天文史和建筑史都具有機(jī)高的價(jià)值。各種天文儀器：沈括浮漏、正方案、仰儀、景符、日晷。

除了測量日影的功能之外，當(dāng)年的觀星臺上可能還有觀測星象等設(shè)施。元初進(jìn)行“四海測驗(yàn)”時(shí)，在此地觀測北極星的記錄，已載入《元史·天文志》中：“河南府陽城，北極出地三十四度太弱?！保ā疤酢睘楣糯欢鹊氖种耍┯謸?jù)明萬歷十年(公元1582年）孫承基撰《重修元圣周公祠記》碑載：“磚崇臺以觀星。臺上故有滴漏壺，滴下注水，流以尺天。”由此可知觀星臺當(dāng)是一座具有測影﹑觀星和記時(shí)等多種功能的天文臺。

建筑風(fēng)格

登封觀星臺系磚石混合建筑結(jié)構(gòu)，由盤旋踏道環(huán)繞的臺體和自臺北壁凹槽內(nèi)向北平鋪的石圭兩個(gè)部分組成，臺體呈方形覆斗狀，四壁用水磨磚砌成。臺高9.46米，連臺頂小室統(tǒng)高12.62米。頂邊各長8米多，基邊各長16米多，臺四壁明顯向中心內(nèi)傾，其收分比例表現(xiàn)出中國早期建筑的特征。臺頂小室是明嘉靖七年(公元1528年)修葺時(shí)所建。臺下北壁設(shè)有對稱的兩個(gè)踏道口，人們可以由此登臨臺頂。在環(huán)形踏道及臺頂邊沿筑有1.05米高的階欄與女兒墻，皆以磚砌壁，以石封頂。為了導(dǎo)泄臺頂和踏道上的雨水，在踏道四隅各設(shè)水道一孔，水道出水口雕作石龍頭狀。臺的北壁正中，有一個(gè)直通上下的凹槽，其東﹑西兩壁有收分，南壁上下垂直，距石圭南端36厘米。

石圭用來度量日影長短，所以又稱“量天尺”。它的表面用36方青石板接連平鋪而成，下部為磚砌基座。石圭長31.196米，寬0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。石圭居子午方向。圭面刻有雙股水道。水道南端有注水池，呈方形﹔北端有泄水池，呈長條形，泄水池東﹑西兩頭鑿有泄水孔。池﹑渠底面，南高北低，注水后可自灌全渠，不用時(shí)水可排出。泄水池下部，有受水石座一方，為東西向長方形，其上亦刻有水槽一周。

治理開發(fā)

中國著名的天文學(xué)家郭守敬，在元初對古代的圭表進(jìn)行了改革，新創(chuàng)比傳統(tǒng)“八尺之表”高出五倍的高表。它的結(jié)構(gòu)和測影的方法﹑原理在《元史·天文志》中有較詳細(xì)的記述。當(dāng)時(shí)建筑在元大都的高表據(jù)記載為銅制，圭為石制。表高50尺，寬2尺4寸，厚1尺2寸，植于石圭南端的石座中，入地及座中14尺，石圭以上表身高36尺，表上端鑄二龍，龍身半附表側(cè)，半身凌空擎起一根6尺長﹑3寸粗的“橫梁”。自梁心至表上端為4尺，自石圭上面至梁心40尺。石圭長度為128尺，寬4尺5寸，厚1尺4寸，座高2尺6寸。圭面中心和兩旁均刻有尺度，用以測量影長。為了克服表高影虛的缺陷，測影時(shí)，石圭上還加置一個(gè)根據(jù)針孔成像原理制成的景符，用以接受日影和梁影。景符下為方框，一端設(shè)有可旋機(jī)軸，軸上嵌入一個(gè)寬 2寸﹑長4寸﹑中穿孔竅的銅葉，其勢南低北高，依太陽高下調(diào)整角度。正午時(shí)，太陽光穿過景符北側(cè)上的小孔，在圭面上形成一很小的太陽倒像。南北移動(dòng)景符，尋找從表端橫梁投下的梁影。這條經(jīng)過景符小孔形成的梁影清晰實(shí)在﹑細(xì)若發(fā)絲。當(dāng)梁影平分日像時(shí)，即可度量日影長度。

登封觀星臺的直壁和石圭正是郭守敬所創(chuàng)高表制度的僅有的實(shí)物例證。所不同的是，觀星臺是以磚砌凹槽直壁代替了銅表。經(jīng)過實(shí)地勘測推算。直壁高度和石圭長度等結(jié)構(gòu)與《元史》所載多相符合。石圭以上至直壁上沿高36尺，從表槽上沿再向上4尺，即為置橫梁處，恰在小室窗口下沿，很適合人們在臺頂操作。由此至圭面為40尺。通過仿制橫梁﹑景符進(jìn)行實(shí)測，證明觀星臺的測量誤差相當(dāng)于太陽天頂距誤差1/3角分。觀星臺現(xiàn)為對外開放的文物旅游景點(diǎn)。

保護(hù)歷史

觀星臺，天地之中歷史建筑群建筑之一，位于登封市城東南7.5公里的告成鎮(zhèn)周公廟內(nèi)，距周公測景臺二十米。

1961年，中華人民共和國國務(wù)院公布為第一批全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。

2010年8月1日，坐落在嵩山腹地及周圍的天地之中歷史建筑群（少林寺（常住院、初祖庵、塔林）、東漢三闕（太室闕、少室闕、啟母闕）、中岳廟、嵩岳寺塔、會善寺、嵩陽書院、觀星臺）被列為世界文化遺產(chǎn)。

建筑特征

觀星臺由臺身與石圭、表槽組成。臺身上小下大，形似覆斗。臺面呈方形，用水磨磚砌造。臺高9.46米，連臺頂小屋通高12.62米。臺下邊寬16米多，上邊約為下邊之半。在臺身北面，設(shè)有兩個(gè)對稱的出入口，筑有磚石踏道和梯欄，盤旋簇?fù)砼_體，使整個(gè)建筑布局顯得莊嚴(yán)巍峨。臺頂各邊有明顯收縮，并砌有矮墻（女兒墻），臺頂兩端小屋中間，由臺底到臺頂，有凹槽的“高表”。在凹槽正北是三十六塊青石平鋪的石圭（俗稱量天尺）。石圭通長31.19米。觀星臺的建立反映了當(dāng)時(shí)我國天文科學(xué)的巨大成就。測影臺在登封市城東南十五公里的告城鎮(zhèn)北，建于唐開元十一年（公元723年）。測影臺又名“周公測景臺”。臺用青石制作，分臺座和石柱兩部分：臺座上大下小，呈梯形錐體，四邊稍有偏斜，各邊寬窄不等。石柱為表，臺座為圭。

四季劃定

在觀星臺內(nèi)，還有一“測景臺”，它是周文王的第四個(gè)兒子姬旦修建，是古代祖先測量日影，驗(yàn)證四時(shí)的儀器。周在滅商之后，建立了周王朝，俗話說“得中原者得天下”，周王朝因此要在中原建都，也就是洛陽，為了政治統(tǒng)治的需要，也為了尋求營建東都洛陽的準(zhǔn)確天文依據(jù)，周公姬旦才修建了“測景臺”。中國傳統(tǒng)的節(jié)氣劃分日：“冬至”、“夏至”、“春分”、“秋分”，正是周姬旦通過在測景臺的實(shí)地觀測劃定的，從而使“春”“夏”“秋”、“冬”四時(shí)得以劃定。

旅游信息

在鄭州火車站對面的長途汽車站乘坐發(fā)往登封的旅游專線車。

建筑位置

中國古代天文觀測臺坐落在河南省登封市區(qū)東南15公里的告成鎮(zhèn)北，東經(jīng)113°08306±315，北緯34°24169±13。中國歷代許多天文學(xué)家曾到這里進(jìn)行過天文觀測?！吨芏Y·地官·司徒》載：“以土圭之法，測土深，正日景(古“影字”，下同)，以求地中……日至之景，尺有五寸，謂之地中?！睎|漢鄭玄在注釋中引用鄭眾的話說：“土圭之長，尺有五寸。以夏至之日，立八尺之表，其景適與土圭等，謂之地中。今潁川陽城地為然。”今觀星臺南20米處，尚保存有唐開元十一年(公元723年)由天文官南宮說刻立的紀(jì)念石表一座，表南面刻“周公測景臺”五字。表高196.5厘米，約為唐小尺8尺，表下石座上面北沿6.6～37厘米，切近唐小尺1.5尺，故知此表在規(guī)制上與《周禮》所載土圭測景說相近。

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