观星台

　　 周公测影台在嵩山南麓告成镇北，是西周初年周公旦辅政后为营建东都洛阳而搞天文观测时创建的，距今巳有3000多年的历史。测影台是中国现在最早的天文遗址，是我国古代立八尺表土圭测影的遗址，是我国古代在天文观测文面卓越成就的见证物。当时观测仪器是用八尺高表和土圭。唐开元十一年（公元723年），太史南宫说将土圭换成石圭石表，并在其上刻"周公测影台"五字。周公测影台的作用就是"测土深，正日影，求地中，验四时"。测影的方法主要是观测好天日影的变化，然后根据每天日中日影的长短，找出季节的变化规律。根据观测，周公把表影最长的那天定为"冬至"，表影最短的那天定为"夏至"；把一年中日影长度相等的那两天，分别定为"春分"与"秋分"。后逐步总结出二十四气节，用来服务于人类的生产活动。
　　 周公测影台，用青石制作，分台座和石柱两部分。台座上小下大，呈梯形锥体，名曰"圭"，台座上面成正方平面，石柱置于中间，名曰"表"，高1.96米（合唐代八尺），连同台座通高。3.91米，石表南面刻有"周公测影台"。石表距台座北沿连同台座底边在内70公分（合唐尺1尺5寸）。在夏至之日，表影长1尺5寸，恰与锥体上部北边沿长度相等，地面上看不到日影，故又称测影台为"无影台"。石座北面后人题刻的"道通天地有形外，石蕴阴阳无影中"那幅对联，说的就是这个意思。
　　 告成地处中原，又是我国古代的政治、经济、文化中心。在这里测天象、测量日影，既有实用性，又有代表性，唐一行（张遂）、南宫说、姚玄等都在此测过日影，唐代和元代两次大规模的观测日影，在这里都留下了古老的天文建筑。由于有这座周公测影台，嵩山之告成便被称为天地之中了。
　　 测影台后举世闻名的观星台，它是我国元代蓍名天文学家、数学家郭守敬于元朝初年创建的，距今巳有700多年的历史。
　　 观星台的建立反映了当时我国天文科学的巨大成就。十三世纪末，元世祖忽必烈统一了中国，为了进一步促进农牧业生产的发展，忽必烈于至元十三年（公元1276年）任用著名的科学家郭守敬和王恂，进行了一次规模巨大的历法改革。郭守敬认为"历之本在于测验，而测验之器莫先仪表"。因此，他十分注意天文仪器的改革和观测。在元世祖忽必烈的支持下，郭守敬、王恂等人搞了一次大规模的"四海观测"活动，在全国建立了27座观星台，最北的至北海（贝加尔湖），最南至南沙群岛，最东至朝鲜，最西至云南，登封观星台是当时的中心观星台，也是目前中国现存最早的一座观星台。
　　 观星台由台身和量天尺两部分组成，台高9. 46米，连台顶通高12.62米。台顶每边8米，台基每边16.7米。在台身北面，设有两个对称的出入口，筑有砖石踏道和梯栏，盘旋簇拥台体，使整个建筑布局显得庄严巍峨。台底到台顶，有凹槽的"高表"。在凹槽正北是36块青石铺成的石圭（俗称量天尺），石圭通长31.19米，上刻有两条平行水槽，测时石圭上面的两条平行水渠之间装水取平，根据"针孔成像"的原理放置"影符"，在台以上40尺外架横梁一根，日中时梁影通过影符投射在石圭之上，这就是当天的日影长度。
　　 观星台不仅可以测日影，而且还可以观星象，即"昼测日影，夜观极星，以正朝夕"，也就是中午测日影，夜间观察星象，以此来验证日时和四季。
　　 圭表是我国古代观测日影变化来决定冬至夏至时间的天文仪器。"表"是垂直立在地面上的标杆，"圭"是从表的下端向正北伸出的一条石板，圭表成垂直状，每当正午时，表的影子就落在圭上面。我国古代原来的圭表，测量日影的主要缺点是"表"在"圭"上的投影长度不很精确，误差较大。对于这种情况，郭守敬进行了三项改进。首先把古代的八尺表加高五倍，观星台的表高为40尺，故称"高表"，这样投影在石圭上的表影就增加了五倍，这样的表影推算出来的节气时刻误差就大大缩小。其次，他在表顶端安上一个横梁，日光通过横梁的投影可以反映日而中心的高度，而过去整个表的投影反映的是日面上边缘的高表。第三，在石圭上面附加一个影符，影符用铜片制成，中间有一个小孔，斜放在圭上面，可心移动，日光照射横梁的阴影通过小孔投在圭面上，阴影的边沿显得更加清楚，可以比较精确地测量影长。这些改进，是我国文史上卓越成就的具体体现。
　　 郭守敬通过在观星台的实地观测，掌握了地球运转的规律，并准确地测出二十四节气，特别是冬至、夏至、春分和秋分的准确时间，于元至元十七年（公元1280年）编制出了当时世界上最先进的历法《授时历》。该因法的一个回归年为365.2425天，合今天365日5时49分12秒，同现代科学测定现回归年长度365日5时48分46秒相比，一年仅长26秒，而与现今世界许多国家通用的格里高利相比，则一秒不差，但比格里高利历早300多年。观星台不愧是天文史上的一个奇迹，在中国乃至世界天文史上将永放光辉。