登封测影

登封测影台位于今河南省登封市告成镇，是元代天文学家郭守敬（1231至1316年）于至元十三年至十六年（1276至1279年）主持建造的一座用于以高精度日影测量来编制全国最精确历法，授时历，的巨型天文观测装置。这座以砖石砌筑的观星台由两个部分构成：一座高约九点四六米的梯形台体，其垂直的北壁是巨型圭表的表（标杆），和一条从台体的北壁底部向北水平延伸长达三十一点一九米的石质圭（刻尺）。以台体的全部高度为表的高度，是传统圭表中最大的，此前历代天文台使用的圭表的高度从未超过八尺（约两米）。郭守敬将表高从八尺急剧增加至四丈，以表的巨型高度将正午日影的长度以同样的倍数放大，从而将日影读数的相对误差以几何级数急剧缩小，这是精确化测量中最基本的比例放大原理在以天文仪器为应用场景的最极致的实例。

郭守敬为这座巨型的圭表发明了一项最为关键也最为精巧的辅助光学装置，景符，一片以铜铸成的薄铜板，铜板的中心钻有一个针孔大小的透光小孔。在测量时，景符被倾斜地固定在石圭上方，太阳光穿过景符的针孔后在石圭上投射的是一个边缘极为清晰的微小的光线斑点，而不是表顶在直接日光照耀下投射的模糊的半影面。操作者缓慢调整景符的倾角和位置，当明亮的光斑落在石圭刻度的正中央时，光斑的清晰边缘使得日影读数的精密度从传统圭表的厘米或毫米级，在景符的辅助下以亚毫米级的极高的读数精度达成了。以这座巨表和景符的针孔成像装置的黄金组合，郭守敬和王恂在登封观星台以多年连续的正午日影测量，将回归年的长度精确测定为365.2425日，与以现代射电天文望远镜和国际原子钟所测得的365.24219日的精密值之间仅相差约二十六秒，以公元十三世纪的裸眼天文观测的物理极限，郭守敬将回归年的测定误差从唐代大衍历的数分钟级，推向了在此后三百余年间无人能进一步超越的最极限的物理精度。

郭守敬在登封的测量不是孤立的单点作业。在忽必烈的全力支持下，郭守敬在全国设立了从北纬65度的北海（今俄罗斯西伯利亚的铁勒地区，这一定点的北极出地高度以今天的纬度推测在当时元代所控制的最北边疆地区）到北纬15度的南海（今西沙群岛）之间的覆盖整片欧亚大陆最辽阔纬度跨度的二十七处同步天文观测站，这一覆盖纬度范围之广，超过了哥伦布抵达美洲以前人类所组织过的任何一次以统一目标和统一仪器为标准的地球物理学调查的全部测量规模。以登封的观星台为全部数据的核心的基准台，这二十七站在同一时间点在帝国的全部的南北的各个观测站，以统一的四丈高表和景符的针孔成像装置，同步记录所有的正午日影、月食的初亏和复圆时刻，和恒星在当地的出地高度，这整套以极大规模同步测量获得的全部数据，直接融入了郭守敬和王恂编制的以招差法（三次内插公式）和弧矢割圆术（基于球面三角的坐标转换方法）为全部数学核心的授时历的全部天文参数中。

登封观星台在2010年是登封天地之中历史建筑群的核心建筑之一，被联合国教科文组织列入世界文化遗产。它至今以一座十三世纪的砖石天文台的全部的无言的最坚固的砖石墙体，屹立在告成镇的麦田和村庄之间，以它北壁笔直的垂线和水平石圭上每一道精细如新的刻度，这两个最简朴的几何元素，一条垂直的表和一条水平的圭，在没有任何透镜、电子传感器和原子钟射电望远镜和GPS卫星的全部最先进的现代天文仪器的最荒凉和最贫乏的十三世纪中国的乡间的麦田中，实现了全球天文学史上以人之裸眼和太阳之针孔光斑，两体之间最洁净的对视，所曾达成过的最高精度的关于时间的最本质的神秘的测量。

登封测影的内在逻辑，是以一根垂直巨型砖表，以太阳为唯一免费光源，用景符的针孔将太阳模糊半影转化为石圭上细如麦芒的微小光斑，从而以人的裸眼最大尺度和双手中最细微的针孔，跨越地球绕日旋转中不可目视的亿公里量级周年空间位移。这正是十三世纪的中国天文学家，仅以砖与铜两件毫无科技含量的最平凡物质，在裸眼天文学全部历史上达成最接近于绝对精确的一滴不可超越的冬至正午日影证词的根本原因。