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第320章 制作古代天文简易仪器（第1页）

圭表：

以下是圭表的详细制作指南，从原理到实操步骤，包含误差控制与数据记录方法，适合精准复刻古代天文测量工具：

一、圭表的核心原理

功能：通过测量正午太阳影长确定节气、计算黄赤交角，甚至推算地球半径（如埃拉托斯特尼实验）。

关键部件：

表（立杆）：垂直投影杆，高度影响影长灵敏度。

圭（刻度尺）：水平测量基准，需绝对平直。

天文关系：影长l=hcdottapha，其中h为表高，apha为太阳高度角。

二、材料与工具清单

基础版（纸质木板）

|部件|材料选择|替代方案|

|表|直径木棍不锈钢焊条|竹签（需加重防倒）|

|圭|米长钢尺激光打印刻度纸|硬纸板+手绘刻度（o精度）|

|底座|oxo木板|快递纸箱多层胶合|

|校准工具|气泡水平仪、铅垂线|手机水平仪app|

进阶版（提高精度）

表高调节：使用螺纹杆+螺母，可微调高度（如从o至o）。

圭面升级：亚克力板激光刻线，减少热胀冷缩变形。

三、分步制作流程

步骤：制作底座与圭尺

底座加固：

木板钻孔插入表杆（孔径略小于杆径，敲入后自紧）。

防倾斜技巧：在底座另一侧粘贴配重块（如电池）。

圭尺刻度：

用钢尺复印或直接打印刻度（推荐分度值，总长≥o）。

防水处理：透明胶带全覆盖或喷涂清漆。

步骤：垂直校准立杆

双验证法：

铅垂线法：杆顶悬挂细线+螺母，调整至线与杆完全平行。

三角板法：用直角尺三边紧贴底座和立杆，缝隙≤o。

误差控制：

若杆倾斜°，夏至影长误差约（北纬o°地区）。

步骤：整体水平校准

气泡水平仪：先调底座长边水平，再调圭尺方向。

自然验证法：

早晨放置圭表，标记影尖位置；午后影尖应回到同一点（若偏离需重调水平）。

四、使用方法与数据记录

正午影长测量

真太阳时计算：

text{真太阳时}=text{北京时间}+text{时差}text{经度差}

（例如杭州东经o°，无需修正；乌鲁木齐需减小时o分钟）

操作流程：

提前o分钟开始，每分钟标记影尖位置。

取影长最短时刻为正式数据（精确到o）。

节气推算表

|节气|理论影长（h=，北纬o°）|实际测量修正项|