早在上古时代，在大地上俯仰生息的人们便开始在晴朗的夜晚遥望星空。
当为人们提供光与热的太阳在天际隐去，暗含着许多奥秘的万千星辰与在圆缺之间切换的月亮，便开始遵循着一定的轨迹在天际流转。然而，当第一个人将天上星辰的更替与地上人们的生活联系起来的时候，原本遥远而美丽的宇宙，便瞬间变化成投注于人类身上的巨大阴影。当人们的眼光再放远些，白日里自天际划过的太阳，是否也暗藏着些许奥秘？为了探究这些天体的运动轨迹，人们修建起高耸的观象台。借由它，行官们夜测天象，试图自这些庞大的信息中解开星星传达的秘密。而中国目前现存的最早的观象台，便坐落在河南，登封。它似乎与四季更迭与气候变化密切相关，却又因为人们对生死的恐惧，隐隐约约暗示着生命的轮回。明代隆福寺藻井，布置有琼楼天宫，天宫下为彩绘的二十八星宿神像，藻井的最上方是一幅星象图，作藻井以象征九十九重天宫 摄影师：禹涵
而对信奉“天授君权”的中国古代的帝王来说，这一份来自天空的信息，总是与权力的更迭有着神秘的联系。为此，由于观象台“与天地沟通”的特性，历朝历代在建立观象台时都慎之又慎，每一座观象台的位置都经过了反复的斟酌，基本都在它所属朝代的政治中心附近。那么问题来了，建于元代的这座观星台，为什么会坐落在登封呢？
受限于数据的积累与工具的缺乏，在古人的认识中，一度有过一种“天圆如张盖，地方如棋局”的天地观。在这个阐释里，大地是一个平面，而天像一个盖子一样笼罩着大地。 既然天地为“圆方”，那么便有中心可寻。以此为依照，人们逐渐找到了“天地之中”的概念。 虽然，随着人们对天地认识的进一步加深，“天圆地方”的概念也有了变化，但“天地之中”依旧深深影响着之后历史的发展。 在“中”的指导下，有了中国几千年历史演进过程里对“居中”的执念。我们对自己国家的称呼 ——“中国”，足以证明这一观念影响之深远。不过，中国毕竟是一个很广的范围，哪里又称得上“天地之中”呢？阳城，即史书中记载里夏朝最初的都城，据史料推测，为如今的登封及周边地域。
“帝舜荐禹于天，为嗣。十七年而帝舜崩。三年丧毕，禹辞避舜之子商均于阳城。” ——《史记·夏本纪》不过，在夏朝时，登封虽然“天下之民从之”，但尚且没有关于它是“天地之中”的记载。直到周公在辅佐武王灭商后，考虑到国家治理的方便以及一些政治上的考量，才有了在地中附近建都的举措。
“以土圭之法测土深，正日景，以求地中。……日至之景，尺有五寸，谓之地中。天地之所合也，四时之所交也，风雨之所会也，阴阳之所和也。”经过“立表测影”的测定，登封终于被正式认定为天地之中所在。在之后千年间，中国天文的发展史上，登封也拥有了自己的位置。“昔者周公测影于阳城, 以参考历纪。……先儒皆云:夏至立八尺表于阳城, 其影与土圭等。” ——《隋书·天文志》自西周以来，登封便成为了古人测量天文测量的最佳选择，历代都有天文官在这里进行天文观测、编制历法。
即使是在其他地方取得的数据，也要“遥取阳城数据为准”。就这样，登封作为天地之中的地位延续了近千年，一直到明末清初，来自西方的传教士将地球观念带入中国，人们才逐渐放弃这一观念。
公元1276年，元代天文学家郭守敬入职太史院，奉元世祖忽必烈之命编撰新历。然而，新历的编撰工作非常困难，前人留下的数据散佚、错漏，且测量的工具毁坏，编纂工作数据不足。况且相比起唐宋时期的国土范围，元代的疆域范围极大。在这样广的范围内，日月食数据、各地昼夜长短、日月星辰在天球上的位置等，都有着细微的差异。而要编撰一本精准的历法，这些数据偏偏是不可或缺的。为此，郭守敬向忽必烈提议，向唐朝开元年间天文学家僧一行学习，带人在全国不同地区观测点进行天文测量。忽必烈听后非常赞同，并马上批准实施。由此，这被后代史书命名为“四海测验”的行动拉开了序幕。郭守敬与同行们一起在元朝的疆域范围内，从北纬15°的南海，到北纬65°的“北海”为止，建立了27个天文台和观测台。“设监侯官一十四员，分道而出，东至高丽，西极滇池，南逾朱崖，北尽铁勒，四海测验，凡二十七所。”其中，登封的观星台则作为“四海测验”活动的中心观测台站，是当时27座观象台中唯一的一座为“高表测影”这一方式建起高台的观测站。在这里，郭守敬发明了多种观测仪器，汇总了天南海北的数据，编撰出了《授时历》。《授时历》的精度与1582年西方《格里高利历》（即如今的公历）相差无几，又比西方早采用了300多年。在这部历法中，以365.2425日为一岁，距近代观测值365.2422仅差25.92秒。经历过七百余年的更替与变革，这27座观星台如今只有这一座保留了下来。如今我们所看到的登封观星台，在经历过几百年的发展之后，早已其实是一个由多座建筑组成的建筑群。按照中轴线从南至北，分别分布着照壁、大门、戟门（也称仪门）、周公测景台、周公祠、观星台、帝尧殿多个建筑。照壁、大门和戟门都是进入观星台主题建筑之前的礼仪性建筑。其中，照壁是一座硬山式屋顶的壁形建筑，其上嵌有石匾一方，由清乾隆年间的邑令施奕簪题“千古中传”四个大字。
周公测景台，又名“无影台”，是周公为了测定“天地之中”而建立的土圭。因周公测量时，规定土圭高八尺，所以又叫“八尺表”。
周公测景台用青石制作，分台座和石柱两部分，石柱为表，台座为圭，石表南边刻有“周公测景台”五个字。如今我们所看到的的周公测景台，是唐代在测景台旧址重建的。测景台后的周公祠，是明代为了保护“周公测景台”所建，也有纪念周公姬旦测天下之中的意义。地球绕着太阳公转，地球在公转时，又以南北极为轴线自西向东保持自转，转幅最大的一圈称为赤道。自转产生了昼夜，向阳为昼，背阴为夜。 
公转一圈是一年，而自转一圈是一天。一天的规律很好找，即日升月落。但一年的规律则需要持续不断的观测每一天日月星空的变化。
于平地上直立一根竿子或石柱，随着时间的变化，太阳位置在改变，竿子的影子也在地面位移。此时若在竿子下方布置一个“平面”，即可以在这个平面上记载影子变化的规律。
观星台就是以这种原理运作的，它于至元十三年开始修建，是一座依照传统天文仪器“圭表”而修建的建筑。其中，整个台体用水磨砖砌成高约9米的方形覆斗状。明嘉靖七年整体修葺时，在台顶修建了2个小房间，用于日常工作以及存放天文仪器。观星台的北壁正中，有一个直通上下的凹槽。凹槽的东、西两壁略有收分，呈现一个倒梯形的形状。
在凹槽底部，延伸出一条不与观星台相连的石圭，也就是我们常说的“量天尺”。石圭（量天尺）长约31米，下部为砖砌基座，表面用36方青石板接连平铺而成。上边还设有双股水道，水道南端有方形注水池，北端为长条状泄水池。而在凹槽的上部，有一条横在两个小房间之中的铁杆。天晴的正午，太阳就会将铁杆的影子投射到石圭上，方便观象员标记和测量。经过长期记录，我们发现日月每天起落地平线的位置都不相同，如果将每天太的位置定时做上记号，将一年中的记号相连，即黄道（地球上看太阳一年走过的路线）。实际上我们知道，地球绕太阳公转，而太阳是相对静止的，所以黄道也可以理解为地球公转的轨道，它与地球赤道的平面形成了黄赤交角。在地面上的人们，记录每天日影的变化，实际上就是在记录地球公转的轨迹，公转一周为一年，所以根据日影在石圭上的长短的变化，就可以推算出一年四季的时令变化。早期的圭表大多都是采用木杆、石柱，甚至土堆。通过度量太阳照射在上面时所投射下来的影子长短，可以用来定方向、节气、时刻、地域等多个方面的内容。周公在《周礼》中规定了圭表应该“高八尺”，八尺就成为了此后很长一段时间的测量标准。
但在登封观星台，为了提高测量的读数精度，石圭圭面至台面上侧的横梁的距离达到了40尺, 这一高度是传统立表测影所用8尺之表的5倍。“今以铜为表, 高三十六尺, 端挟以二龙, 举一横梁, 下至圭面, 共四十尺, 是为八尺之表五 。圭表刻为尺寸, 旧寸一, 今申而为五, 厘毫差易分别。”——《元史》高表导致影长增加，使得对影长的测量值也相应增加，读出来的数据就更加准确。“圭表”在中国天文史中，不仅逐渐演化出与观星台类似的测量用具，也在日常生活中有着广泛应用。日晷也是由圭表演化而来，它又称“日规”，是我国古代利用日影测时的一种计时仪器。通常由铜指针“晷针”和石圆盘“晷面”组成。
当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会在晷面上移动，以用于显示时刻。
不过，如果碰到阴天，还是会对日晷读数产生影响。太阳如果出现问题，就需要用到“水”了。滴漏壶，一种精度颇高的计时仪器。它的原理与沙漏相似，通过水滴匀速转移到另一件容器的过程来实现计时。国家博物馆藏 元代铜壶滴漏“砖崇台以观星。台上故有滴漏壶，滴下注水，流以尺天。”——明万历 孙承基《重修元圣周公祠记》而无独有偶，观星台石圭并非平行于地面，而是南高北低，且石圭表面也有双股水道。由于年代久远资料散逸，我们不能确定石圭的这种设计是否有滴漏的计时功能。有人说水道是用于石圭建设时取平之用；也有人说这是元代时滴漏壶的组成部分。不论昼夜，观星台始终都在履行自己的职责。除了作为圭表量天，夜晚的观星活动同样重要。白天不见星空，不是因为白天星空消失了，而是太阳光过强，将其他行星的光亮完全掩盖，只有背向太阳时，浩瀚的宇宙才会出现在眼前。对星官来说，最重要的事情就是认识星辰、研究星轨的变化。千百年来，一代代人仰望星辰，经过了无数次校勘比对，才大致了解了星空的奥秘。宇宙中有无尽的恒星存在，距离地球近的星星显得大，远离地球的星星显得小。表现在星空，就是明暗有别。古人无法探知星星距离地球的远近，就只能把星空当成一个球面（即天圆地方中的“天圆”）我们将星星所在的“球”称为天球。观星，就是在球内看球面，看球面的星星有什么变化。“天球”也如同地球一样，有着南北极和天赤道。以天球南北极为轴，它在自东向西转动。到了夜晚，你会发现一年四季总有一些星星一直都在，又总有一些星星可能只有一个季的“值班时间”。靠近南北极的星区，几乎不会有太大变化，这一块星星被古人分为“三垣”。而那些靠近黄道与天赤道的，并非永久出现的星星（实则是由于地球公转被遮掩），西方称之为“星座”，我们称之为“二十八宿”。为了进一步划分天域，古人结合远古信仰、一年四季以及《易传》中对四象的描述，将二十八星宿分为四组，分别由四象统领：青龙、白虎、朱雀、玄武。四象则代表东南西北四个方向上的群星。
东方苍龙七宿主春季，由角、亢、氐、房、心、尾、箕七宿组成；南方朱雀七宿主夏季，由井、鬼、柳、星、张、翼、轸七宿组成；西方白虎七宿主秋季，由奎、娄、胃、昴、毕、觜、参七宿组成；北方玄武七宿主冬季，由斗、牛、女、虚、危、室、壁七宿组成。相对于二十八宿，北部星空的划分就简单许多，只在北天极附近划分出三个较大的星区：上垣之太微垣、中垣之紫微垣及下垣之天市垣。
天市垣象征天上的繁华街市；太微垣象征天上官员政府所在地。紫微垣包括北天极附近的天区，大体相当于拱极星区，居于北天中央，所以又称中宫，或紫微宫，是天上的皇宫所在，受到历代皇朝的重视。中国古代皇宫的名字，有很多就来源于紫微垣，比如隋唐的洛阳紫微城，又或者明清的紫禁城。而在紫微垣中，有一颗被称为“紫微星”，即我们十分熟悉的北极星。历朝历代的帝王往往将紫微星作为皇权至高无上的代表。当然，偌大的一个观星台，不只有观测功能，它同样在完成记录整理工作。这些附属建筑，常常也为记录前人功绩的而存在。帝尧殿，面阔三间，硬山式建筑，古称“螽斯殿”。因传说古帝尧百岁时崩于阳城，所以后人改螽斯殿为帝尧殿。帝尧殿始建于明代，后因日军侵华战争而被毁去。如今我们所见的帝尧殿为2005年重修而成。大殿在重修过程中发现了一座元代大殿基址，所以现在帝尧殿所在的位置比之前南移了一段距离。该建筑基址平面呈倒“凸”字形，坐北朝南，根据主殿地槽设置情况，主殿为面阔三间，进深三间，东西挟屋各面阔二间，进深三间。这是一座与观星台同时代的元代建筑遗址，与观星台同处一条中轴线上，这足以说明元代建造的观星台并非仅只一座孤立的高表测景砖台，而是一座具有观测、管理、研究等多种功能的天文台。除了这些附属建筑，经过长时间的散轶，当年观星台上究竟还有什么仪器，我们也只能凭借《元史》的记载猜测。
比如，简仪与立运仪，一个负责侦测太阳时和天体的赤经、赤纬，一个用于测量天体的地平坐标。除此之外，还有景符、“西域仪象”、测量星、窥几、正方案等等……
北京古观象台，始建于明朝正统年间（1442年） 摄影师：禹涵正是通过这些仪器，再加上中国古代天文学家的不懈努力，才有了我们如今看到的愈发完善的星宫图，也才让每一个新王朝，拥有了一代一更新的历法。在中国古代，人们所使用的历法并不是一成不变的，为什么历法会换呢？ 对我国古代的封建王朝来说，历法所代表的东西，其实远远不止于定下四季与二十四节气。 在中国古代，每一次王朝更迭后基本都会颁布新历法，开国或重要事件进行前都要设坛登高以祈国运。
北京天坛圜丘，为明清帝王祭天之所 摄影：禹涵 一方面是疆域变化导致前朝的历法常常因地域不同出现误差，另一方面则是为了同一项重要的行为，那就是“正朔”。 “朔”，原本是古人对每月初始时月相的称呼，而在这之后，月亮就像是重新出生一般，在天空中的亮面越来越多，一直到满月。
新月影像 NASA “朔”这个字，有一种初始，万物诞生的延伸意。所谓“正朔”，意思就是新年第一天的初始。 对封建的帝王来说，“确定一年的初始是哪一天”，拥有着浓厚的政治意味。 “帝王必改正朔，易服色，所以受命于天也。”——《汉书》 在原始社会的时期，人们尚不能理解天象的变化来自于何方，只能将其笼统地归于“天意”，“天意”将直接影响到一年的收成如何。
北京天坛祈谷坛，皇帝于此祷告，在祈年殿中祈求国家一年丰收 摄影：禹涵 为了更好的解读“天意”，人们需要“与天沟通”。懂得如何与天沟通的人，常常在部落中拥有重要地位。而这种与天的“交流垄断”，让这一类人拥有了绝对的权利与地位。
良渚古城瑶山祭坛遗址，良渚文明与天沟通的遗迹 摄影师：禹涵
到了夏商周时期，君王已经试图通过解读“天意”来证明自己是正统的皇权拥有者。
“格尔众庶，悉听朕言。非台小子，敢行称乱；有夏多罪，天命殛之。”——《尚书·汤誓》 在“受命于天”的政治思想下，是否能对“天意”有着正确的解读，也成为这份皇权是否正统的标志之一。
美国波士顿博物馆藏 历代帝王像(节选)
“历法”，则代表了对天意的解读。根据天文推演的历表，成为了王朝正统的象征。 对一个王朝来说，奉谁家的“正朔”，即遵用哪个政权的历法，就代表了谁家拥有统治权。 正如司马迁谈到历法时所说： “盖黄帝考定星历，建立五行，起消息，正闰余，于是有天地神袄物类之官，是谓五官各司其序，不相乱也。民是以能有信，神是以能有明德。民神异业，敬而不读，故神降之嘉生，民以物享，灾祸不生，所求不匮。”——《史记·历书》 在以司马迁为代表的统治阶级心中，历法本是用来与天神沟通的，是为军国大事、王朝更迭服务的。 早到汉代木简历书，晚至如今的“黄历”，这种思想影响之深远，以至于在历朝历代都有着“正朔”的需求。
苏州文庙藏 帝王绍运图碑，“正朔”代表了王朝的正当性 讲到这里，我们大概也可以知道，为什么每当新朝代的开始，皇家就会重新制定一部新的历法。 华夏古天文，既有其进步性，却也因此有了阶级局限。 即使天文台严谨地证明着它的科学属性，但在东方，人们还是会自觉地将奇异的天象同人间祸福相联系。在这种观念下发展的天文学，为我们留下了领先世界的数学与历法，但却因为它自带占卜祸福的属性，为皇权所垄断。从西周开始，原本负责观星的巫觋被纳入正式的官僚体系当中。自西晋起，朝廷颁布了“禁星气，谶纬之学”的法令。一直到明清，观星都是独属于朝廷的“私学”。修建于北宋皇宫中的水运仪象台，集天文观测、天文演示和报时系统为一体的天文仪器，被誉为是世界上的最早的天文钟。 摄影：禹涵为了禁止私人观星的活动，历朝历代禁令无数。唐朝有法律规定，私人家中不能私藏观天象的仪器、天文图书等，“违者徒二年”。如果有人观天象妖言惑众的更会判以绞刑。为了彰显朝廷观星的正规性，各个朝代都设立了不同的机构从事观测工作，高大的观星台也在朝廷的推进下建立起来。北京古观象台，始建于明朝正统年间（1442年） 摄影师：禹涵中国的历朝历代分明都有设置有观象台，但帝王都需以“正朔”来标榜王朝正统，朝代更迭，前朝的技术与工具常常被授意毁坏。残留至今的，只有寥寥几座了。观象台这一类建筑，曾证明中国科学技术的辉煌成就，却也埋下了思想上固步自封种子。但星空，不会拒绝任何人的仰望。随着封建王朝逝去，中国的天文学翻开新的一页，逐渐与世界接轨。我们对星辰的情愫，终于得以抒发。南京博物院藏 明万历摹《坤舆万国全图》这时对地球大陆板块的认识才趋于成熟
观星台就像父辈，给予了我们知识与技术，却依然想守护那历史中的无限记忆。陶寺古观象台位于山西省襄汾县陶寺城遗址，距今约有4700年的历史，比世界公认的英国巨石阵观测台（公元前1680年）要早近500年。漫长的时光里，谁是第一个在华夏大地上仰望星空的人？我们早已不得而知。但只要我们来到观象台上，一代代古人伫立于那星空下的身影，总是会变得无比清晰。在灿烂的星空之下，唯有这古老的建筑，历经风霜，巍然挺立。牟宗琪. 登封观星台内部结构与隐蔽缺陷探地雷达探测技术研究.中国地质大学(北京),2016.张家泰.“天地之中”与登封观星台.黄河科技大学学报,2013.关增建.登封观星台的历史文化价值.自然辩证法通讯,2005.江晓原.中国古代历法与星占术——兼论如何认识中国古代天文学.大自然探索,1988.张家泰.登封观星台和元初天文观测的成就.考古,1976.
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