簡介
登封觀星台，天地之中歷史建築群建築之一，位於登封市城東南7.5公里的告成鎮周公廟內，距周公測景台二十米，
觀星台風格
觀星台登封觀星台系磚石混合建築結構，由盤鏇踏道環繞的台體和自台北壁凹槽內向北平鋪的石圭兩個部分組成，台體呈方形覆斗狀，四壁用水磨磚砌成。台高9.46米，連台頂小室統高12.62米。頂邊各長8米多，基邊各長16米多，台四壁明顯向中心內傾，其收分比例表現出中國早期建築的特徵。台頂小室是明嘉靖七年(公元1528年)修葺時所建。台下北壁設有對稱的兩個踏道口，人們可以由此登臨台頂。在環形踏道及台頂邊沿築有1.05米高的階欄與女兒牆，皆以磚砌壁，以石封頂。為了導泄台頂和踏道上的雨水，在踏道四隅各設水道一孔，水道出水口雕作石龍頭狀。台的北壁正中，有一個直通上下的凹槽，其東﹑西兩壁有收分，南壁上下垂直，距石圭南端36厘米。
石圭用來度量日影長短，所以又稱“量天尺”。它的表面用36方青石板接連平鋪而成，下部為磚砌基座。石圭長31.196米，寬0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。石圭居子午方向。圭面刻有雙股水道。水道南端有注水池，呈方形﹔北端有泄水池，呈長條形，泄水池東﹑西兩頭鑿有泄水孔。池﹑渠底面，南高北低，注水後可自灌全渠，不用時水可排出。泄水池下部，有受水石座一方，為東西向長方形，其上亦刻有水槽一周。
台頂各邊有明顯收縮，並砌有矮牆，台頂兩端小屋中間，由台底到台頂，有凹槽的“高表”。在凹槽正北是三十六塊青石平鋪的石圭。石圭通長31.19米。觀星台的建立反映了當時中國天文科學的巨大成就。測影台在登封縣城東南十五公里的告城鎮北，建於唐開元十一年。測影台又名“周公測景台”。台用青石製作，分台座和石柱兩部分：台座上大下小，呈梯形錐體，四邊稍有偏斜，各邊寬窄不等。石柱為表，台座為圭。
背景
觀星台上的日晷 登封觀星台，建於元朝初年至元十三年（公元1276年）。元世祖忽必烈統一中國後，為了恢復農牧業生產，任用著名科學家郭守敬和王恂等進行曆法改革。首先，讓郭守敬創製了新的天文儀器，然後又組織了規模空前的天文大地測量，在全國二十七個地方建立了天文台和觀測站，登封觀星台就是當時的中心觀測站。郭守敬是一位不法古、重實踐研究的人。他曾說：“歷之本在於測驗，而測驗之器莫先儀表”，因而他在曆法改革中十分注意天文儀器的改革研究。圭表是中國測日影變化以定冬至、夏至時間的天文儀器。“表”是垂直立在地面的標桿，“圭”以表的下端向正北伸出的一條青石組成，這樣圭表形成垂直狀，每當正午時，表的影子就落在圭上面，表影最長的時候就是冬至。最短的時候就是夏至。而把一年的冬至到下年的冬至的時間距離算作一個回歸年 。
用途
觀測工具觀星台始建於至元十三年（公元1276年），距今已有700餘年的歷史，其作用是：晝測日影，夜觀極星，以正朝夕。郭守敬通過實地測驗，掌握了日月星辰和地球的運轉規律，測定出一年二十四節氣，夏至和冬至，春分和秋分的精確時刻，實行了當時世界最先進的曆法――《授時曆》，推算出一個回歸年為365天5時49分12秒，與現在的測定僅相差26秒，與世界上通用的《格里高利曆 》分秒不差。但我們的《授時曆》比《格里高利曆 》早300餘年。
同時，在觀星台內，還有一“測景台”，它是周文王的第四個兒子姬旦修建，是古代祖先測量日影，驗證四時的儀器。周在滅商之後，建立了周王朝，俗話說“得中原者得天下”，周王朝因此要在中原建都，也就是現在的洛陽，為了政治統治的需要，也為了尋求建設東都洛陽的準確天文依據，周公姬旦才修建了“測景台”。周公姬旦也通過測景台的實地觀測，確立了“冬至”、“夏至”、“春分”、“秋分”，劃定了“春、夏、秋、冬”四時 。
治理與開發
中國著名的天文學家郭守敬，在元初對古代的圭表進行了改革，
郭守敬新創比傳統“八尺之表”高出五倍的高表。它的結構和測影的方法﹑原理在《元史·天文志》中有較詳細的記述。當時建築在元大都的高表據記載為銅製，圭為石制。表高50尺，寬2尺4寸，厚1尺2寸，植於石圭南端的石座中，入地及座中14尺，石圭以上表身高36尺，表上端鑄二龍，龍身半附表側，半身凌空擎起一根6尺長﹑3寸粗的“橫樑”。自梁心至表上端為4尺，自石圭上面至梁心40尺。石圭長度為128尺，寬4尺5寸，厚1尺4寸，座高2尺6寸。圭面中心和兩旁均刻有尺度，用以測量影長。為了克服表高影虛的缺陷，測影時，石圭上還加置一個根據針孔成像原理製成的景符，用以接受日影和梁影。景符下為方框，一端設有可鏇機軸，軸上嵌入一個寬2寸﹑長4寸﹑中穿孔竅的銅葉，其勢南低北高，依太陽高下調整角度。正午時，太陽光穿過景符北側上的小孔，在圭面上形成一很小的太陽倒像。南北移動景符，尋找從表端橫樑投下的梁影。這條經過景符小孔形成的梁影清晰實在﹑細若髮絲。當梁影平分日像時，即可度量日影長度。
登封觀星台的直壁和石圭正是郭守敬所創高表制度的僅有的實物例證。所不同的是，觀星台是以磚砌凹槽直壁代替了銅表。經過實地勘測推算。直壁高度和石圭長度等結構與《元史》所載多相符合。石圭以上至直壁上沿高36尺，從表槽上沿再向上4尺，即為置橫樑處，恰在小室視窗下沿，很適合人們在台頂操作。由此至圭面為40尺。通過仿製橫樑﹑景符進行實測，證明觀星台的測量誤差相當於太陽天頂距誤差1/3角分。觀星台現為對外開放的文物旅遊景點。
意義
中國傳統“地中”觀念的歷史見證
登封觀星台登封觀星台包括周公測景台、觀星台、周公廟三部分。其中周公測景台是唐開元十一年(723年)天文官南宮說奉詔建立的，觀星台是元代著名天文學家郭守敬於元至元十三年(1276年)建立的，周公廟則是明代為紀念周公測影定地中的行為而建立的。登封觀星台的歷史文化價值，主要體現在周公測景台和觀星台上面。
登封觀星台的選址，與中國古代所謂的“地中”觀念是分不開的。地中觀念首先是一種地理概念。中國古人長期認為地是平的，大小是有限的，這樣，大地表面必然有箇中心，這箇中心就叫“地中”。“地中”觀念在中國存在時間很長，一直到明末清初，傳教士傳入了西方的地球學說“地中”觀念才逐漸銷聲匿跡。受“地中”觀念影響，中國人逐漸形成了自己位於“天下之中央”的傳統認識，“中國”這一國家名稱的形成與此不無關係。所以“地中”觀念在傳統思想觀念的發展演變過程中，具有極其重要的歷史作用。
按照古人的想像，地中位於大地的中心，所以，它是進行天文觀測的理想的坐標原點。古人認為“日月，星辰，不問春秋冬夏，晝夜晨昏，上下去地中皆同，無遠近。”因此，在“地中”進行的天文觀測所得之數據，比之他處所得具有無可比擬的權威性，有更重要的參考價值。而天文學的發展，離不開觀測，所以，中國天文學史上一些重大事件，往往在地中概念的影響下，圍繞著陽城這一具體位置展開。觀星台也就因此成了這些歷史事件的實物見證。
中國天文學史上重大事件的歷史見證
在登封觀星台所見證的中國天文學史的重大事件中，比較典型的除了周公立表測影定地中以外，還有以下諸項:
登封觀星台《太初曆》的制訂。公元前104年，西漢王朝開始了制訂《太初曆》的工作，在制訂《太初曆》的過程中，以司馬遷為代表的蓋天學派同新出現的渾天學派產生了激烈的爭論，最後，是渾天學派的重要人物落下閎“為漢孝武帝於地中轉渾天，定時節，作《泰初歷》。”“轉渾天”，可以理解成用渾儀測天，也可以理解成用渾象演示天象。我們傾向於理解成用渾儀測天，因為在當時的渾蓋之爭中，測量是大問題，司馬遷在爭論之初的“定東西，立晷儀，下漏刻，以追二十八宿相距於四方”的做法，就是測量。蓋天說的“立表正南北之中央，以繩系顛，……車輻引繩就中央之正以為轂”的測量方法，對測量者所處位置有內在要求，不在地中進行的測量從理論上是不成立的。古人對此有深刻認識，唐代李淳風在引述西漢劉向《洪範傳》所記“夏至影一尺五寸八分”時，曾專門指出“是時漢都長安:，而向不言測影處所。若在長安，則非晷影之正也。”渾天家落下閎跋山涉水，跑到遠離西漢都城長安的地中陽城進行測量，既體現了其所得數據的權威性，又可以昭示蓋天說測量方式在理論上的缺陷。也許正是落下閎在離長安千里之外的地中進行的測量，導致了渾天家提出的《太初曆》方案在渾蓋之爭中占據了上風。退一步說，即使落下閎的“轉渾天”是轉動渾象來演示天象，那他也是千里迢迢特地前往地中做這件事的。在這裡，地中概念在《太初曆》的制訂及由此開始的長達幾百年的渾蓋之爭中發揮了重要作用，而登封觀星台作為地中概念的體現者與這一歷史事件是聯繫在一起的。
元代天文學高度發達的歷史見證
登封觀星台不僅是郭守敬組織的“四海測驗”的歷史見證，而且還因其獨特的設計而成為元代天文學高度發達的歷史見證。
登封觀星台的石圭圭面至檯面上側的橫樑的距離是40尺，這一高度是傳統立表測影所用8尺之表的5倍，是郭守敬高表測影思想的具體體現。郭守敬之所以要用高表測影，是為了提高測量的讀數精度，按他自己的說法，叫做“今以銅為表，高三十六尺，端挾以二龍，舉一橫樑，下至圭面，共四十尺，是為八尺之表五。圭表刻為尺寸，舊寸一，今申而為五，釐毫差易分別。”從科學角度來看，高表導致影長增加，使得對影長的測量值也相應增加，在同樣的讀數誤差的情況下，測量值的增加，必然導致相對誤差下降，這就導致了測量準確度的增加。這是郭守敬對立表測影做的第一個改進。
郭守敬所做的第二個改進是把傳統的單表表頂改為用雙龍高擎著的開有水槽取平的銅梁，使得測影時可以直接測出日心影長，這比過去的一般圭表只能測出日邊之影，又是一個很大的突破。
郭守敬所做的第三個改進是發明了景符。景符是利用小孔成像原理製成的天文儀器，它的下部是個方框，一端設有可鏇機軸，軸上嵌有一個寬二寸，長四寸，中穿孔竅的銅葉，其勢南低北高，依太陽高下，可調整角度。在測日午影長時，首先調整銅葉的角度，使其與太陽光垂直，這時景符北面就會呈現出一顆晶瑩的太陽倒像，大如米粒。然後沿石圭圭面南北移動景符，尋找從表端投下的梁影，不久景符下的太陽倒像中又出現一根清晰實在、細若髮絲的黑線，該黑線即橫樑的倒像。再移動景符，使黑線平分日像，由這時黑線在石圭圭面上的位置即可求出當天的中晷長度。
中外天文學交流的歷史見證
登封觀星台在13世紀，登封觀星台無疑是一件規模很大的天文儀器。郭守敬之所以要建造如此巨型的天文儀器，自然離不開當時的社會背景。根據英國李約瑟(Dr.JosephNeedham)博士的分析，郭守敬之所以要製作巨表，是因為他的這項工作“是在具有阿拉伯傳統的天文學家參加之下，並且是在傳入波斯馬拉加天文台(MaraghahObservatory)的模型或儀象之後完成的，他的表自然是中國天文學的一種發展，但看來確實受到了阿拉伯儀器巨型化傾向的激勵。”郭守敬的高表建於元初，在此之前很久，阿拉伯天文學家們就已經很清楚地知道儀器越大，觀測就越精確的道理。早在11世紀，阿拉伯天文學家伊本・奎拉伽(IbnQaraqa)就曾長途跋涉，去向其資助人請求更多的資助，以建造巨型天文裝置。而在郭守敬之後，1424年在撒馬爾罕(Samarkand)開始建造的兀魯伯(UlughBeg)天文台，則成為古代天文台之巨無霸。郭守敬建造登封觀星台的工作，可以視為世界範圍內建造大型天文台潮流的一部分 。
中國的天文台
| 名稱 | 所在地 | 修建時間 |
|---|---|---|
| 上海外灘氣象信號台 | 上海 | 1907年 |
| 登封觀星台 | 河南登封 | 1279年 |
| 中國科學院國家天文台 | 河北省興隆縣 | 2001年 |
| 紫金山天文台 | 江蘇南京 | 1934年 |
| 中國科學院上海天文台 | 上海 | 1962年 |
| 中國科學院國家天文台興隆觀測基地 | 河北省興隆縣 | 1968年 |
| 雲南天文台 | 雲南昆明 | 1939年 |
| 袁州譙樓 | 江西省宜春市 | 1944年 |
| 中山大學天文台舊址 | 廣東省廣州市 | 1929年 |
| 佘山天文台 | 上海市松江區 | 1900年 |
| 杭高天文社 | 浙江杭州 | 2001年 |
| 紫金山天文台盱眙觀測站 | 江蘇盱眙 | |
| 陝西天文台 | 陝西省渭南市蒲城縣 | 1966年 |
