以下根据齐锐于2020年12月22日在北京古观象台的部分课程内容整理而成,经老师审核后公开发布。
授课老师:齐锐,北京天文馆副馆长,北京古观象台台长,副研究员,国际天文学联合会IAU会员,天文爱好者“星空大会Star Party”创始人
生活中,善于观察的人会发现,太阳每天升起和落下的方位并不是完全一样的,每年冬至,太阳在东方升起的位置最偏南,随着时间的推移,一点点往北走,到夏至最偏北。只有在春分和秋分的时候,太阳才是从正东方升起的。
太阳升起的位置不一样,光影的变化也各有不同。古人依靠“圭表”“日晷”等仪器测量太阳的影子来划分时间。正午太阳最高的那一天是夏至,太阳的影子最长,最低时是冬至,影子最短,所以这是我们给一年定起始的两个重要时间节点。
在西方人眼中,时间是直线向前的。但在中国人眼中,时间是循环变化的。如果将太阳影子的长短变化投影到周长均分为365格圆形上,会是什么情形呢?
其实就得到了我们中国人常说的太极图。在此基础上又产生了阴阳观念,并逐渐演化出八卦和五行。
天安门前后,各立有一对汉白玉柱——华表,很多人对它感到好奇,在这里打卡拍照,但其实除了壮美和庄严,华表背后也闪烁着古代中国人民的智慧,隐藏着时间的秘密。
我们知道,国际单位制中常用的时间单位为:年、月、日、时、分、秒。其中,年、月、日的确定来自天文学:地球围绕太阳公转一圈的时间为“年”,月球围绕地球公转一圈的时间为“月”,地球自转一圈的时间为“日”,这是我们对时间最朴素的认识。时、分、秒则是把一天进行等分而得到的。
那么在古代,人们是如何观测和等分时间的呢?
生活中,善于观察的人会发现,太阳每天升起和落下的方位并不是完全一样的,虽然大概都是在东方,但实际上每天都会各不相同。
每年冬至,太阳在东方升起的位置最偏南,随着时间的推移,一点点往北走,到夏至最偏北,偏多少呢?
这个角度恰好是黄赤交角23.26°。在地球上任何地方(除两极外)都是一样的,这个最大的偏向角度是固定的,跟地球纬度没有关系。所以,哪怕是朝向北的房子,也会有阳光晒进来,并不是只有朝南的窗户才能洒进来阳光。
太阳周日视运动规律
只有在春分和秋分的时候,太阳才是从正东方升起的。
每年这个时候,正东正西的街道如长安街,很多摄影爱好者在天桥上架起长枪短炮拍照,近处是川流不息的车水马龙,远远的长安街尽头,一轮红日冉冉升起/缓缓落下,这是非常壮观的悬日现象。
悬日现象
中国人把时间叫做“光阴”,什么叫光阴?就是光的影子,我们靠测量太阳的影子来划分时间。那么太阳的影子如何测量呢?对于太阳位置的变化,中国古人把智慧凝结在“圭表”“日晷”等天文仪器上。
圭表-1
最早的天文仪器——“表”,通常说圭表,横为圭竖为表。表顶端的横杆是用来投射太阳影子的标尺,表越高测量精度就越准确。圭在地上水平放置,上有刻度,用来测量影子长度,定一年时节。
“圭”字这样的写法非常形象地展示了它上面的刻度。古人说“奉为圭臬”,作为标杆准则,圭就是标尺的意思。
华表,是中国古代传统的建筑形式,在古代宫殿、陵墓等大型建筑物前面做装饰用的巨大石柱,又叫“桓表”。“华”在这里是什么意思呢?有人说中华、华人、华美,其实“华”在这里是动词,代表装饰,华表是被装饰被艺术化了的表,它具有表的所有元素,可以投影,其本质就是天文仪器,就是圭表中的表。
通过高好达几丈的圭表,观察会发现,正午太阳最高的那一天是夏至,太阳的影子最长,最低时是冬至,影子最短,所以这是我们给一年定起始的两个重要时间节点。
圭表-2
但从操作上来讲,相较于夏至,冬至物体影子最长,这一日前后影子的长短变化更明显,测量精度和记录更准确,不容易含糊。所以,冬至比夏至更重要,古人说“冬至大如年”,这就意味着冬至这一天是一年中最重要的,它标志着一个时间周期的开始。
一些少数民族的重大节日在夏至前后,如彝族火把节,还有些少数民族一年里过两个年,如布依族的六月节,瑶族的月半节。在中国古老历法中,也曾认为夏至是半年的开始。
每天正午时记录太阳影子长短,一年下来,我们会得到一张如下所示的曲线图。
一年的太阳影子长度
在西方人眼中,时间是直线向前的。但在中国人眼中,时间是循环变化的。如果我们变换一种画法:将绘制太阳影子长短的图纸变成一个圆形,将圆形周长均分为365格。
当从夏至到冬至这个半年期间,在图纸的南端固定一个标杆,其影子投向圆心,一日转一格,记录标杆影子的长短。
当到了冬至这个重要的时间节点,做个变化,把标杆换到圆心位置,影子投向北方,继续绘制它的影子,直到夏至。当我们把影子长短变化的这些点连接起来,大家想一下会是什么样子?
夏至-冬至的光影曲线
一岁的光影曲线
我们会得到这样一幅图,这就是一年里不同时间,影子从最长到最短的变化过程。这张图其实就是我们中国人常说的太极图。在此基础上产生了阴阳观念,并逐渐演化出八卦和五行。
从《易经》的角度来讲,从冬至到夏至的上半年叫乾卦,为阳,乾卦的六爻分别是初九,九二,九三,九四,九五到上九。从星象上讲,东方苍龙这个星宿的运动规律,就是卦象的代表:初九潜龙勿用,九二见龙在田,一直到九五飞龙在天,上九亢龙有悔。从夏至到冬至的下半年叫坤卦,为阴,坤卦则是初六到上六。
古人观察,太阳越靠南,我们北半球就越冷,阴气越盛。按照易经阴阳八卦学之说,冬至正值地雷复卦,卦象中上面五个阴爻,下面一个阳爻,通常称之为“一阳生”或“一阳来复”。
那么,既然冬至阴气最盛,为什么仍然称这天为“一阳来复”呢?这是因为中国人更注重趋势,注重事物发展的方向,而不是现状,大约跟股票投资一个道理吧。
2021年10月,高山书院师生们将造访“北京时间”的诞生地——西安,与科学家们一起探寻最熟悉又最陌生的“时间”之本质。
整理 | 李嘉
编辑丨朱珍