登封測影

登封測影臺位於今河南省登封市告成鎮，是元代天文學家郭守敬（1231至1316年）於至元十三年至十六年（1276至1279年）主持建造的一座用於以高精度日影測量來編制全國最精確曆法，授時歷，的巨型天文觀測裝置。這座以磚石砌築的觀星臺由兩個部分構成：一座高約九點四六米的梯形臺體，其垂直的北壁是巨型圭表的表（標杆），和一條從臺體的北壁底部向北水平延伸長達三十一點一九米的石質圭（刻尺）。以臺體的全部高度為表的高度，是傳統圭表中最大的，此前歷代天文臺使用的圭表的高度從未超過八尺（約兩米）。郭守敬將表高從八尺急劇增加至四丈，以表的巨型高度將正午日影的長度以同樣的倍數放大，從而將日影讀數的相對誤差以幾何級數急劇縮小，這是精確化測量中最基本的比例放大原理在以天文儀器為應用場景的最極致的實例。

郭守敬為這座巨型的圭表發明了一項最為關鍵也最為精巧的輔助光學裝置，景符，一片以銅鑄成的薄銅板，銅板的中心鑽有一個針孔大小的透光小孔。在測量時，景符被傾斜地固定在石圭上方，太陽光穿過景符的針孔後在石圭上投射的是一個邊緣極為清晰的微小的光線斑點，而不是表頂在直接日光照耀下投射的模糊的半影面。操作者緩慢調整景符的傾角和位置，當明亮的光斑落在石圭刻度的正中央時，光斑的清晰邊緣使得日影讀數的精密度從傳統圭表的釐米或毫米級，在景符的輔助下以亞毫米級的極高的讀數精度達成了。以這座巨表和景符的針孔成像裝置的黃金組合，郭守敬和王恂在登封觀星臺以多年連續的正午日影測量，將迴歸年的長度精確測定為365.2425日，與以現代射電天文望遠鏡和國際原子鐘所測得的365.24219日的精密值之間僅相差約二十六秒，以公元十三世紀的裸眼天文觀測的物理極限，郭守敬將迴歸年的測定誤差從唐代大衍曆的數分鐘級，推向了在此後三百餘年間無人能進一步超越的最極限的物理精度。

郭守敬在登封的測量不是孤立的單點作業。在忽必烈的全力支持下，郭守敬在全國設立了從北緯65度的北海（今俄羅斯西伯利亞的鐵勒地區，這一定點的北極出地高度以今天的緯度推測在當時元代所控制的最北邊疆地區）到北緯15度的南海（今西沙群島）之間的覆蓋整片歐亞大陸最遼闊緯度跨度的二十七處同步天文觀測站，這一覆蓋緯度範圍之廣，超過了哥倫布抵達美洲以前人類所組織過的任何一次以統一目標和統一儀器為標準的地球物理學調查的全部測量規模。以登封的觀星臺為全部數據的核心的基準臺，這二十七站在同一時間點在帝國的全部的南北的各個觀測站，以統一的四丈高表和景符的針孔成像裝置，同步記錄所有的正午日影、月食的初虧和復圓時刻，和恆星在當地的出地高度，這整套以極大規模同步測量獲得的全部數據，直接融入了郭守敬和王恂編制的以招差法（三次內插公式）和弧矢割圓術（基於球面三角的座標轉換方法）為全部數學核心的授時歷的全部天文參數中。

登封觀星臺在2010年是登封天地之中歷史建築群的核心建築之一，被聯合國教科文組織列入世界文化遺產。它至今以一座十三世紀的磚石天文臺的全部的無言的最堅固的磚石牆體，屹立在告成鎮的麥田和村莊之間，以它北壁筆直的垂線和水平石圭上每一道精細如新的刻度，這兩個最簡樸的幾何元素，一條垂直的表和一條水平的圭，在沒有任何透鏡、電子傳感器和原子鐘射電望遠鏡和GPS衛星的全部最先進的現代天文儀器的最荒涼和最貧乏的十三世紀中國的鄉間的麥田中，實現了全球天文學史上以人之裸眼和太陽之針孔光斑，兩體之間最潔淨的對視，所曾達成過的最高精度的關於時間的最本質的神秘的測量。

登封測影的內在邏輯，是以一根垂直巨型磚表，以太陽為唯一免費光源，用景符的針孔將太陽模糊半影轉化為石圭上細如麥芒的微小光斑，從而以人的裸眼最大尺度和雙手中最細微的針孔，跨越地球繞日旋轉中不可目視的億公里量級週年空間位移。這正是十三世紀的中國天文學家，僅以磚與銅兩件毫無科技含量的最平凡物質，在裸眼天文學全部歷史上達成最接近於絕對精確的一滴不可超越的冬至正午日影證詞的根本原因。