土圭

土圭（tǔ guī）是一種古老的測量日影長短的工具。這種測日影長短的工具構造簡單，就是垂直於地面立一根杆，通過觀察記錄它正午時影子的長短變化來確定季節的變化。《尚書·堯典》中説土圭始於堯帝時期，即公元前2357—公元前2258年，史學界認為“堯典”不是堯時寫的，是後世史官根據傳聞編寫，後經儒家陸續補訂而成。早在公元前20世紀，陶寺遺址時期，我國中原地區已使用圭表測影法，通過觀察記錄它正午時影子的長短變化來確定季節的變化。到了漢時期，學者還採用圭表日影長度確定“二十四節氣”，採用圭表測影法在黃河流域測定日影最長這天作為冬至日，以冬至日為“二十四節氣”的起點，將冬至到下一個冬至之間的時間段分割為24段（每段15日），每兩個節氣之間的天數平均。古人把這種方法叫“平氣法”（又稱“平均時間法”）。測定冬至日因為冬至時影子最長，其相鄰幾天的影長變化最為明顯，更利於觀測記錄。 ^[1] 

冬至日，正午太陽高度最低，影子最長；在天文上，因冬至這天太陽光直射地面的位置到達一年的最南端，太陽光直射南迴歸線，太陽光對北半球最為傾斜，所以影子最長。而夏至日，正午太陽高度最高，影子最短；因夏至這天太陽直射地面的位置到達一年的最北端，太陽光直射北迴歸線；我國位於北半球，北迴歸線穿過我國境內，夏至日在北迴歸線上“立竿無影”。經過長期的反覆觀測記錄正午日影，確定一年中影子最長與最短的位置，因此可確立冬至與夏至。

早在公元前20世紀，我國中原地區就開始使用“圭表”測影了。土圭是一種測日影長短的工具。使用“圭表”測影，通過測量土圭顯示的日影長短，求得冬至日。因為冬至時影子最長，其相鄰幾天的影長變化最為明顯，更利於觀測記錄。“圭表”的構造很簡單，主要包含了“表”和“圭”兩部分。據説周人所用的尺子一尺約為23.1cm。所立的圭表，表高八尺（185cm），在太陽光照射下，表的影子會落在圭上，而且不同的時間點，影子的長度也會不同。表的“影子”最長（一丈三尺五寸）的一天定為“冬至”。而“影子”最短為一尺五寸（35cm），這一天被命名為“夏至”。 ^[1] 

九畿。《周禮》以土圭測日影，在地中建王城，既是哲學寓意的需要，也是“體國經野”的需要。《周禮》中展示了一個完善的國家典制，國中的一切都井然有序，富於哲理。三讀之後，令人頓生“治天下如指之掌中”的感覺。例如，國家的行政規劃有以下表述：國都。《周禮》國都地點的選擇，是通過“土圭”來確定的。

《周禮·地官·大司徒》：“以土圭之法測土深，正日景（影），以求地中。”又《春官·典瑞》：“土圭以致四時日月，封國則以土地。”《周禮·大宗伯》雲：以土圭之法測土深，正日景（影），以求地中。……日至之景（影）尺有五寸，謂之地中：天地之所合也，四時之所交也，風雨之所會也，陰陽之所和也。然則百物阜安，乃建王國焉，制其畿方千里而封樹之。

《周禮》中説的所謂“測土深”，是指通過測量土圭顯示的日影長短，求得不東、不西、不南、不北之地，也就是“地中”。夏至之日，此地土圭的影長為一尺五寸。之所以作如此選擇，是因為“地中”是天地、四時、風雨、陰陽的交會之處，也就是宇宙間陰陽沖和之中心。