土圭

测日影长短的工具

土圭（tǔ guī），是一种古老的测量日影长短的工具。土圭构造简单，就是垂直于地面立一根杆，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。出处是《周礼·地官·大司徒》。

工具简介

土圭（tǔ guī）是一种古老的测量日影长短的工具。这种测日影长短的工具构造简单，就是垂直于地面立一根杆，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。《尚书·尧典》中说土圭始于尧帝时期，即公元前2357—公元前2258年，史学界认为“尧典”不是尧时写的，是后世史官根据传闻编写，后经儒家陆续补订而成。早在公元前20世纪，陶寺遗址时期，我国中原地区已使用圭表测影法，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。到了汉时期，学者还采用圭表日影长度确定“二十四节气”，采用圭表测影法在黄河流域测定日影最长这天作为冬至日，以冬至日为“二十四节气”的起点，将冬至到下一个冬至之间的时间段分割为24段（每段15日），每两个节气之间的天数平均。古人把这种方法叫“平气法”（又称“平均时间法”）。测定冬至日因为冬至时影子最长，其相邻几天的影长变化最为明显，更利于观测记录。

土圭测影

冬至日，正午太阳高度最低，影子最长；在天文上，因冬至这天太阳光直射地面的位置到达一年的最南端，太阳光直射南回归线，太阳光对北半球最为倾斜，所以影子最长。而夏至日，正午太阳高度最高，影子最短；因夏至这天太阳直射地面的位置到达一年的最北端，太阳光直射北回归线；我国位于北半球，北回归线穿过我国境内，夏至日在北回归线上“立竿无影”。经过长期的反复观测记录正午日影，确定一年中影子最长与最短的位置，因此可确立冬至与夏至。

早在公元前20世纪，我国中原地区就开始使用“圭表”测影了。土圭是一种测日影长短的工具。使用“圭表”测影，通过测量土圭显示的日影长短，求得冬至日。因为冬至时影子最长，其相邻几天的影长变化最为明显，更利于观测记录。“圭表”的构造很简单，主要包含了“表”和“圭”两部分。据说周人所用的尺子一尺约为23.1cm。所立的圭表，表高八尺（185cm），在太阳光照射下，表的影子会落在圭上，而且不同的时间点，影子的长度也会不同。表的“影子”最长（一丈三尺五寸）的一天定为“冬至”。而“影子”最短为一尺五寸（35cm），这一天被命名为“夏至”。

历史文献

九畿。《周礼》以土圭测日影，在地中建王城，既是哲学寓意的需要，也是“体国经野”的需要。《周礼》中展示了一个完善的国家典制，国中的一切都井然有序，富于哲理。三读之后，令人顿生“治天下如指之掌中”的感觉。例如，国家的行政规划有以下表述：国都。《周礼》国都地点的选择，是通过“土圭”来确定的。

《周礼·地官·大司徒》：“以土圭之法测土深，正日景（影），以求地中。”又《春官·典瑞》：“土圭以致四时日月，封国则以土地。”《周礼·大宗伯》云：以土圭之法测土深，正日景（影），以求地中。……日至之景（影）尺有五寸，谓之地中：天地之所合也，四时之所交也，风雨之所会也，阴阳之所和也。然则百物阜安，乃建王国焉，制其畿方千里而封树之。

《周礼》中说的所谓“测土深”，是指通过测量土圭显示的日影长短，求得不东、不西、不南、不北之地，也就是“地中”。夏至之日，此地土圭的影长为一尺五寸。之所以作如此选择，是因为“地中”是天地、四时、风雨、阴阳的交会之处，也就是宇宙间阴阳冲和之中心。

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