到了元代初期 ， 郭守敬研制出高4丈的高表和很长的圭面 。为使太阳照射高表顶端的横梁影子清晰可见 ， 他又发明了景符（一个装在坐架上可移动的中间有小孔的铜叶） ， 利用针孔成像原理能把横梁平分太阳像的影子留在圭面上 ， 从而能精确定出中午时太阳的地平高度 。利用这种高表、景符的原理 ， 郭守敬还建成了留存至今的登封测景台 。
除高表、景符外 ， 郭守敬还发明了简仪等多种天文仪器 。简仪有上下两套环圈 ， 分别是赤道经玮仪和地平经纬仪 ， 另外还有一个测量时间的日晷 。每个环的一侧都设有使用肉眼瞄准天体的装置 ， 由两位观测者在夜晚观测同一颗星 ， 便可立即测得它的赤道坐标和地平坐标 。郭守敬简仪的测量精度可与300年后丹麦天文学家第谷的古典天文仪器相媲美 ， 而郭守敬发明的高表、景符利用了针孔成像原理 ， 使太阳的定位精度达到了0.5' ， 比第谷的定位精度要高好几倍 ， 这是中国人为世界天文学作出的一大贡献 。
二、不断更新的古代天文历法
中国古代的历法是阴阳合历 ， 它与其他文明古国的历法有一个重要不同 。后者以推算民用历谱、安排历日为基本内容 ， 中国古代历法不仅包含这些基本内容 ， 而且还涉及日、月、五星的位置和运动、日食和月食的预报等多方面的内容 。可以说 ， 中国古代的历法编算工作 ， 其性质有些类似于现代编算天文年历的工作 。
中国古代 ， 每个新王朝都要颁布自己的新历法 。此外 ， 当发现历法不准时也要改历 。因此中国古代的历法一直在不断更新之中 。中国古代先后制定的历法有上百部之多 ， 其中最著名的有《大明历》、《大衍历》和《授时历》等 。魏晋南北朝时期刘宋大明六年（462年） ， 祖冲之编制的《大明历》是第一部引进了岁差（春分点每年在天空中缓慢移动）的历法 。唐代天文学家一行领导了中国首次大规模的天文大地测量 ， 并在此基础上于开元十五年（727年）编成著名的《大衍历》 ， 该历的回归年长度取为365.2444日 ， 朔望月长度取为29.53059日 ， 在当时堪称精确 。元代初期 ， 郭守敬和王恂等人领导了更大规模的天文大地测量 ， 在此基础上创制了中国古代最精确的历法《授时历》 ， 至元十八年（1281年）颁行 ， 明代的《大统历》本质上就是《授时历》 ， 这两种历法加起来行用达364年 ， 是中国古代行用最久的历法 。《授时历》定回归年长度为365.2425日 ， 和真实的回归年长度只差20余秒 ， 它和国际通用的公历——格里历的回归年长度完全一样 ， 但问世早300年 ， 这是一项了不起的成就 。
文章插图
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