所谓“天中”就是“天下之中”的意思，就是我们所居住的地球。众所周知，地球是圆的，除了自转的中心轴以外，是没有中心的。但这是我们今天的常识，古代人可不这么看。由于地理知识欠缺，在很长的历史时期内，古人认为我们国家所拥有的这块版图，就是所谓的“天下”。有了“天下”的概念，寻找“天下之中”就成为顺理成章的事了。所以，人们就通过测量，找到了“天中”。因此，从根本上说，“天中”是中国古代人头脑中特有的地理概念，它来源于中国古代人的“天下观”、“中心观”。这种“天下观”既是中国古代人的地理观、世界观，也是中国古代人的文化观、价值观，它反映了中国古代人对于自己所处世界的看法，代表了他们的世界秩序观。在这种“天下观”的支配下，中国古代人极力寻求“天下之中”，为自己的统治寻找理论依据。所以“天中”产生的原因有两个：一个是中国古代人头脑中根深蒂固的“中心观”，另一个就是人们为了寻找“天下之中”，通过一定的科学手段测量出来的。
“天下之中”是怎么测定的呢？在古代，人们很早就知道利用太阳的投影来测定时辰，“天下之中”就是通过“土圭”来确定的。《周礼·大宗伯》云：“以土圭之法测土深，正日景（影），以求地中。”张衡《东京赋》曰：“土圭测景，不缩不盈。”李善注引郑玄曰：“土，度也；缩，短也；盈，长也。谓圭长一尺五寸，夏至之日，竖八尺表，日中而度之，圭影正等，天当中也。”所谓“测土深”，就是通过测量土圭显示的日影长短，求得不东、不西、不南、不北之地，也就是“地中”。夏至之日，此地土圭的影长为一尺五寸。之所以如此选择，是因为“地中”是天地、四时、风雨、阴阳的交会之处，也就是宇宙间阴阳冲和的中心。
人们对自然界的认识是有一个过程的。很早以前，人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子，这些影子的变化有一定的规律。于是，人们便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化，这根立竿或立柱就叫“表”；用一把尺子测量表影的长度和方向，则可知道时辰。后来，发现正午时的表影总是投向正北方向，就把石板制成的尺子平铺在地面上，与立表垂直，尺子的一头连着表基，另一头则伸向正北方向，这把用石板制成的尺子叫“圭”，通过“表”来观察太阳光投射的竿影，通过竿影移动规律、影的长短，用以测定日影、四时、地理，以定冬至、夏至日。
经过长期观测，古人不仅了解到一天中表影在正午时最短，而且得出一年内夏至日的正午烈日高照、表影最短，冬至日的正午煦阳斜射、表影则最长。于是，古人就以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。比如，连续两次测得表影的最长值，这两次最长值相隔的天数，就是一年的时间长度，难怪我国古人早就知道一年等于365天多的数值。每年夏至之日正午之时，用“圭”来量取“表”的投影，如果影长刚好和“圭”的长度一致，这里便是“天下之中”了。
说到土圭测影，不能不提到一个重要的历史人物：周公。周公是西周时期的政治家、军事家、思想家、教育家。周公辅助周武王灭商以后，为了开拓东方辽阔的疆域，客观上要求统治重心向东移，以便控制东方。灭商之前，周部落的政治中心在镐京（今陕西省西安的西南）。灭商之后，周部落成了一统中国的周王朝，统治势力必须从西部向东部延伸，镐京因位置偏西已不能适应政治需要。所以，周武王一直在镐京之外寻找合适的首都。他经过慎重考察后，觉得洛邑（今洛阳）地处洛水和伊水之间的平原地带，又处在中国的腹地，位置适中，形势险要，向西可望老家镐京，向东可以开疆拓土，认为这里就是“天下之中”，是建立新都的最佳选择。周武王和弟弟周公商量后，两人一拍即合。但迁都是件大事，必然会遭到朝中遗老的反对。于是，为了给迁都寻找理论依据，其中一个办法就是周公组织人进行了大规模的测量活动，以证明他们所选择的洛阳地处“天下之中”，最适合建都。他们在全国设立五个测影台，利用八尺高表和土圭等观测仪器来观测日影的变化，然后根据每天日中日影的长短，找出季节的变化规律，寻找“天下之中”。经测定，“豫州为天地之中，汝南又为豫州之中”。从此，汝南作为“天下之中”，以其特有的历史文化内涵而名扬天下。
