河南科技馆：高科技建筑秉承古法测量

三千年前，周公旦在河南登封采用圭表测影法测量日影长度，这一测量方法依然沿用至今。

12月21日，冬至，河南省科技馆新馆的圭表塔迎来首次日影测量，顶端新闻记者跟随河南省科技馆新馆工作人员的测量进行了独家直播和采访。据介绍，目前，河南科技馆新馆和圭表塔正在紧张有序施工中，预计明年六一前后向公众试开放。

高科技建筑秉承古法测量

圭表塔位于象湖湖畔、主建筑东塔延伸线上，塔高100米，与河南省科技馆新馆主体建筑遥相呼应。

河南省科技馆展览教育部负责人翟梦汐介绍，圭表是度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成，垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。

圭表测量法的历史悠久，三千年前，周公旦在河南登封采用圭表测影法，现代考古表明，最晚在春秋时期，人们就懂得了使用圭表来确定二至日的方法，即将正午表影最长的那一天定为“冬至”，正午表影最短的那一天定为“夏至”，古人通过圭表测量正午时日影的长度，先确定冬至和夏至，继而确定回归年即人们常说的“一年”长度和历法起算点。

元代科学家郭守敬继续改进圭表，将表的高度增加到四十尺，即标准表高的五倍，因此也被称为“高表”。因为表高增加，表影长度也随之增加，边缘模糊所造成的误差也就相对变小了。此外，郭守敬还利用小孔成像的原理，制作了景符。当太阳、高表顶端的横梁、景符正中的小孔处于同一直线时，圭面上就会出现横梁的清晰实像。如此双管齐下，终于使圭表测影的精确度有了很大提高。

河南省科技馆新馆圭表塔高度为100米，这也是河南省内有记录的规模最大的圭表测量设备。

天文爱好者也可自行测日影

在日影测量过程中，河南省科技馆展览教育部工作人员杜玺向顶端新闻记者介绍，圭表塔测量是使用等比的方法，“通过一根一米高的木棍，测量影子，再通过等比的方法进行换算，就能测量出100米塔高的影长”。

“其实有兴趣的市民也可以自行测量。”杜玺说，“用一根笔直的木棍，先测量木棍的高度，通过木棍高度测量木棍影长，再通过勾股定理进行等比测算，就能算出等比的影长。”

在直播过程中，相关工作人员测算出三个时间点的数据——11点55分，影长为144.124米、12点15分，影长为138.359米、12点25分，影长为137.361米。

这里还有一个“冷知识”，郑州的正午时间并不是中午12点，根据“郑州市日出日落时刻表”提供的数据来看，12月21日冬至当天，郑州的正午时间为12点23分，日影长度在这一刻为全年最长。

圭表塔还是一把观星“量天尺”

河南省科技馆副馆长李莉介绍：“圭表塔的设计灵感来源于元代天文学家郭守敬在河南登封告城镇主持修建的古观星台，我们在此设立的圭表塔是对中国古代天文学的致敬。”

值得一提的是，圭表塔和河南省科技馆新馆虽然是两个不同的建筑，却在轴线空间上是一体的，河南省科技馆新馆建筑工程高度约43米，设计方案采用“一轴三向四园”的规划空间结构。“一轴”为跨越杨桥干渠通过主入口广场——科技馆——室外广场，最终收于圭表塔的空间轴线。

“新馆的楼顶是一个天文台，现在正在建设中，从那里向东看，可以看到整个东边天空的星星。”李莉说，“100米高的圭表塔就像量天尺一样立在这里，它就是一把观星的标尺。”

另据介绍，圭表塔还将开设展览、天文观测、科技知识科普等场所，等2022年向公众开放时，这里将会成为一个寓教于乐的科普场所。