圭表,也称土圭,是我国一种古老的天文仪器,用它来测量日影的长度。它包括圭和表两部分。表是直立的标竿,圭是在表下端南北方向放置的水平尺,多为铜或石制造。它的创制确切年代已不可考,可能在商朝就已经有了。
圭平卧而表立在圭的南端,二者互相垂直,组成简单的天文仪器。古人用它测量太阳。当太阳在最北面而位置最高的时候,表的影子最短,这时侯就是夏至;当太阳在最南面而位置最低的时候,表的影子最长,这时候就是冬至。因此,测量相邻两次日影最长或最短之间所经历的时间,即可推算一年的日数,以定回归年的长度,并且用它来推定24节气。春秋时代已经使用。战国时期以前古人已懂得使用铅垂来校正表的垂直,使它观测准确。
元代著名科学家郭守敬对古代圭作了重大改进,进一步提高了测量的精度。
日晷,又称日规。它是我国古代测定太阳时的仪器,起源于圭表。远在春秋时期,古人已用这种方法测定时刻。
日晷
日晷由一根表(晷针)和刻有时刻线的晷面组成。按照晷面安置的方向,可分为:地平日晷、赤道日晷、立晷(晷面平行卯酉面)、斜晷(晷面置于任何其他方向)等。如把晷面制成半球形,晷针顶点在球心,就是球面日晷。如果在晷面上按当地的地理纬度和节气刻制节气晷线,从表影的方向和尖端的位置可以测定节气的时刻,这是节气日晷。
我国日晷的早期发展情况还不清楚。目前第一个明确可靠的日晷记载是《隋书·天文志》所载开皇十四年(594年)麟州司马袁充发明的短影平仪,是一种地平日晷。南宋曾敏行《独醒杂志》卷2记载他的族人曾瞻民(字南仲),发明了“晷影图”所说的结构和后世的赤道日晷基本相同,但晷面是木制的。元代著名科学家郭守敬创制的仰仪,兼有球面日晷的作用。明末天启年间(1621—1627年)陆仲玉著《日月星晷式》,介绍了各种日晷的制法,并涉及测星、月用的星晷和月晷。