陈久金|精密的天文仪器：表(2)

表，就是直立于地面的竿子。太阳下，有竿便有影，这大概就是“立竿见影”这个成语的原始含义。古书中的竿、槷（niè）、臬、髀、碑、椑（bēi）等词，都是表的其他名称。
图3-1　利用表来判断方向
表的结构虽然简单，功能却不少。表的最初用途是确定方向。太阳并不是每天都从正东方升起正西方落下。以北京地区（地理纬度40°00′）为例，冬至日的时候，太阳于东偏南31°左右升起，于西偏南31°左右落下，远离东点西点。每年只有在3月21日（春分日）和9月23日（秋分日）前后，才可以说太阳真正是“东升西落”。那么凭表影怎样来确定方向呢？古代以表立处为圆心作一个任意圆，然后连接日出日没时表影与圆周相交的两点，便得到正东正西方向，并由东西而知南北（见图3-1）。为了提高测量精度，也可多划几个任意圆，取多次平均值。不过，日出日没时的表影常常比较模糊，即使多次测量，也难免会有较大误差。如果采用上午或下午两次等长的表影，取其端点的连线，一样可获知东西方向。元代天文学家郭守敬的定向仪器“正方案”正是利用这一原理设计的。

除了确定方位外，表还有两个重要功能：其一是利用一天中表影方向的变化来判断时刻；其二是利用一年中正午表影长短的变化来判断冬至日和夏至日。第一个功能的再延伸，表再加上一个刻有放射状时刻线的圆形石盘，就演变成了日晷。而第二个功能发展的结果，又导致了圭表的产生，圭表是中国古代必不可少的天文仪器之一。本章重点介绍圭表，日晷留待计时仪器部分讲述。
在冬天，太阳光比夏天时更倾斜，因而表影相对夏天更长，换句话说，正午时的表影最长或最短的那一天，太阳恰好处于最南或最北的极限位置。这两天分别叫做冬至日和夏至日（见图3-2）。经验告诉人们，当太阳离开最南端，夏至日开始向北方移动时，天气逐渐变暖，万物陆续复苏，意味着饥荒将要过去。同样地，当太阳离开最北端，开始向南方移动时，天气逐渐变冷，万物陆续凋零，意味着要赶紧贮存过冬食品，所以冬至日和夏至日在古人心目中显得尤为重要，通过表影来测算冬至日和夏至日就成为中国古代天文中最基本的内容之一。