观星台包括周公测景台、观星台、周公庙三部分。其中周公测景台是唐开元十一年（公元723年）天文官南宫说奉诏建立的，观星台是元代着名天文学家郭守敬于至元十三年（公元1276年）建立的，周公庙则是明代为纪念周公测影定地中的行为而建立的。登封观星台的历史文化价值，主要体现在周公测景台和观星台上面。

从观星台景区正门而入，首先看到的是一座高约4米，由石质台座和上面矗立的石柱共同组成的景观，上数称为“周公测景台”。“景”，文言文中通“影”，“测景”，其实就是指测量日影——树立垂直标杆测量日光照射在地面所投射的影长。

华夏古代测日影所用的仪器叫“圭表”，“表”就是直立于圭上的杆子，“圭”就是地上的土堆，圭表测影，也叫立杆测影，用立杆测影研究历法，是天文学发展史的一次飞跃。

到了周代，使用圭表就有了规范，杆子（表）规定为八尺长，《周礼》中载有“日至之景，尺有五寸”的记载，意思是在天地的中心——登封市告成镇夏至那天的正午，八尺表的影长，刚好是一尺五寸。

周公测景台分上、下两部分，下部是锥形的石座，名曰“圭”，高约一点九六五米，上部为长方形石柱，名曰“表”，高约一点九五六米，合唐开元尺子的八尺。石表北面距石座上面北边沿三十七厘米左右，约合唐开元尺一点五尺。八尺之表，夏至之日，影长一尺五寸，这一天的影长正好与石座北上沿的长度吻合。石座下部四周看不到影子，好像这一天无影。故俗称此台为“没影台”。石座背面，后人题刻有：“道通天地有形外，石蕴阴阳无影中”对联一幅，说的就是这个意思。

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观星台是一座高大的青砖石结构建筑，由台身和量天尺组成。

台身状若覆斗，高9.46米，连小室通高12.62米。北壁下方两侧设有对称的两个通道口，由此盘旋登临台顶。通道及顶部边沿筑有1.05米高的短栏和矮墙，可凭栏遥望长空。

台身北壁凹槽内向北平铺的是石圭，被人称为“量天尺”。它的表面用36方青石板接连平铺而成，下部为砖砌基座。石圭长31.196米，宽0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。

石圭居子午方向及正南正北方向。圭面刻有双股水道。水道南端有方形注水池，呈方形﹔北端有长条形泄水池，呈长条形，泄水池东﹑西两头凿有泄水孔。池﹑渠底面，南高北低，注水后可自灌全渠，不用时水可排出。泄水池下部，有受水石座一方，为东西向长方形，其上亦刻有水槽一周。

登上观星台，可以看到日晷，原本由铜制的指针和石制的圆盘组成，可惜指针已经丢失。指针垂直穿过圆盘中心，圆盘南高北低，平行于赤道面，与“圭表”的原理基本相同。日晷两面都有刻度，分别为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰，每个时辰又等分为“时初”和“时正”，正好是一天的24个小时。

观星台的作用有两个：“昼参日影，夜观极星，以正朝夕”。

除了测量日影的功能之外，当年的观星台上还有观测星象的设施。《重修元圣周公祠记》碑载：“砖崇台以观星。台上故有滴漏壶，滴下注水，流以尺天。”因此，观星台应当是一座具有测影、观星和计时等多种功能的天文台。