忽必烈统一中国后，中国版图进一步扩张，不同地区日出日落昼夜长短时间不同、各地的时刻也不同，疆域的变化使得周朝时周公姬旦制定的历法无法满足元朝的需求。 由于长期战乱，元朝初期农业凋敝，各地不断呈报旱灾、风灾、涝灾，恳求减赋。为了恢复农业生产，忽必烈任用郭守敬，在全国范围内进行天文观测，编制新的历法。 于是，郭守敬、许衡等人就组织了中国历史上规模最大的一次天文实测，史称“四海观测”。他们在全国建立了27个观测站，其中最北的天文台在贝加尔湖，最南的天文台在南沙群岛。受周公“天地之中”的影响，郭守敬还在告成镇建了一座闻名于世的中心观测站——观星台，并与其他观测站的数据统一汇总到观星台进行分析。 新历法要适应元朝广阔的疆域，就必须提高圭表测影的精度。而周公的圭表测量法其实是存在缺陷的，导致测量到的日影长度存在5厘米左右的误差。 对关系到测量精度的这些问题，郭守敬作出了划时代的改进，他在石圭上开凿了沟槽，灌上水，通过水平面倒影来测量日影，用以校正它的水平状态。同时，为了克服表高影虚的缺陷，郭守敬利用物理学的原理，在石圭上加置一个根据针孔成像原理制成的景符，通过小孔，让阳光直接呈现在水平面上。他还把直立的“表”的长度从八尺延长了5倍，即50尺，使表影增长，减少相对误差。 通过这些方式，郭守敬测量日影的长度误差可以达到0.12毫米！ 经过几年的辛勤观测推算，郭守敬终于在公元1281年左右编制出当时世界上最先进的历法——《授时历》，测定出一个回归年长度为365.2425日，也就是365天5小时49分12秒，这与现今通用的阳历相同，但是比它要早302年！这也成为中国使用时间最长的历法。到清朝初年，《授时历》共通行了360多年。 
“昼参日影，夜观极星，以正朝夕。”同时，郭守敬还增加了圭表的用途，扩大到能观测月亮和星星。古人观星打卡地诞生！ 自此，郭守敬建立的观星台成为中国天文史上的一个标志，见证了中国千年来历法制定的历史。1991年，国家正式命名观星台为中国天文博物院。 时至今日，古朴致雅的观星台仍矗立在中原大地上，虽然已经无法使用，却永远记载着华夏儿女对于科学的追求，反映了我国天文科学发展的卓越成就。 |
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