河南登封觀星臺不僅是郭守敬組織的“四海測驗”的歷史見證，而且還因其獨特的設計而成為元代天文學高度發達的歷史見證。

登封觀星臺的石圭圭面至檯面上側的橫樑的距離是40尺，這一高度是傳統立表測影所用8尺之表的5倍，是郭守敬高表測影思想的具體體現。郭守敬之所以要用高表測影，是為了提高測量的讀數精度，按他自己的說法，叫做“今以銅為表，高三十六尺，端挾以二龍，舉一橫樑，下至圭面，共四十尺，是為八尺之表五。圭表刻為尺寸，舊寸一，今申而為五，釐毫差易分別。”從科學角度來看，高表導致影長增加，使得對影長的測量值也相應增加，在同樣的讀數誤差的情況下，測量值的增加，必然導致相對誤差下降，這就導致了測量準確度的增加。這是郭守敬對立表測影做的第一個改進。

觀星臺高表測影

郭守敬所做的第二個改進是把傳統的單表表頂改為用雙龍高擎著的開有水槽取平的銅梁，使得測影時可以直接測出日心影長，這比過去的一般圭表只能測出日邊之影，又是一個很大的突破。

郭守敬所做的第三個改進是發明了景符。景符是利用小孔成像原理製成的天文儀器，它的下部是個方框，一端設有可旋機軸，軸上嵌有一個寬二寸，長四寸，中穿孔竅的銅葉，其勢南低北高，依太陽高下，可調整角度。在測日午影長時，首先調整銅葉的角度，使其與太Sunny垂直，這時景符北面就會呈現出一顆晶瑩的太陽倒像，大如米粒。然後沿石圭圭面南北移動景符，尋找從表端投下的樑影，不久景符下的太陽倒像中又出現一根清晰實在、細若髮絲的黑線，該黑線即橫樑的倒像。再移動景符，使黑線平分日像，由這時黑線在石圭圭面上的位置即可求出當天的中晷長度。

天文愛好者向學生模擬古人測日影

郭守敬運用這些改進，經過辛勤的觀測，得到了大量極其精確的天文資料。中國當代的天文學史專家曾根據《元史》的記載，仿製橫樑、景符，在觀星臺進行測量，實踐證明，郭守敬創新的這種高表測量法，不僅簡便易行，而且“可準確到±2毫米以內，相當於太陽天頂距誤差1/3角分，比其後三百年西方最精密的天文觀測還要精確。”根據這些觀測結果，王恂、郭守敬、許衡等人終於在至元十八年(公元1281年)編制出了當時世界上最先進的歷法《授時歷》，此歷所用的迴歸年長度為365.2425日，合365天5小時49分12秒，與當今世界上許多國家使用的陽曆(格里高裡歷)一秒不差。但羅馬教皇格里高利改革的歷法比《授時歷》晚300年。《授時歷》與現代科學推算的迴歸年週期365天5時48分46秒相比，僅差26秒。

周公測影臺

明朝頒行的《大統歷》基本上仍是《授時歷》的內容。如果把這兩種曆法看成是一種，那麼《授時歷》就是中國迄今施行時間最久的歷法，歷時達364年。後來，《授時歷》又傳到了北韓、日本等國，大大促進了中外古代文化的交流。因此《授時歷》集中體現了元初天文觀測成果的結晶，是當時中國元代天文曆法高度發達的產物，是當時東亞諸國文化交流的歷史見證。

郭守敬和他的《授時歷》

元初天文學諸多成就的取得，與郭守敬創立的高表測影密切相關。從元代留下的觀測記錄來看，郭守敬只是在元大都和陽城兩處實施了高表測影，而元大都的高表測影設施已經蕩然無存，陽城的觀星臺則留存至今，其設施基本完好，因此，登封觀星臺是郭守敬等編制《授時歷》的重要實物見證，是元初天文學高度發達的重要實物見證。明代士子李世德有《測影臺》詩，詩云：春日初登萬丈臺，好山四面畫屏開。天中一測無餘算，萬古還輸元聖才。此詩形象地說明了登封觀星臺對郭守敬的天文學貢獻所具有的象徵性意義。

天文儀器——圭表

除了測量日影的功能之外，觀星臺還有觀測星象的作用。元初進行“四海測驗”時，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”(太弱為古代一度的十二分之八)。明嘉靖八年成書的《登封縣誌》收有明人寫的《周公測影臺詩》，其中提到“坤輿八極此居中，制度猶存古聖蹤。測景臺端擎石表，觀星壇上滴銅龍。”所謂“滴銅龍”，指的是用銅壺滴漏計時。又有《測景臺》詩，詩中有“璣衡度數昭天象”之語，所謂“璣衡”，指的是測天儀器渾儀。由此可知，觀星臺當是一座具有測影、觀星和記時功能的天文臺，它功能齊全，歷史悠久，為中國古代天文學的發達做出了不可磨滅的貢獻。

（原載於2019年5月10日《登封時訊》3版）