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日志

二十四节气丨太阳约会地球

已有 1081 次阅读2016-2-19 21:58 |系统分类:地理学科| 二十四节气, 地球, 约会

  这几天的天气,满满的阳光、清新的空气和蓝蓝的天空,最高气温达到了19摄氏度(郴州地区)。然而,随着猴年第二个节气“雨水”的到来,连续晴天将暂告一段落。南方大部即将迎来持续的阴雨天气,由晴暖转为阴凉。



节气是什么?

中国古代是一个农业社会,万物生长靠太阳,所以农民需要严格了解太阳的运行情况。劳动人民经过长期经验的积累,在历法中置二十四节气用来指导农事。中国农历是阴阳合历,取月相变化周期(朔望月)为月,又参考太阳回归年为长度,24节气置于其中,是中国农历里“阳”的部分,它能较好的反映太阳的运动周期。

中国历法是一个很复杂繁琐的东西,它需要逐年制定,从学术上来解释很难让人听懂。所以我找了个好比方:节气就是太阳和地球约会的那时刻。

定好时间准时约会

就让我们从节气——雨水说起

雨水:2016年2月19日 13:34

农历:丙申年  正月 十二 

干支:丙申年  庚寅月 辛未日

看到了吗,“雨水”其实不只是一个日子,而且是一个可以精确到秒的时刻。这个时刻是由它们在哪见面决定的。


找个好地方约会

为了解释清楚这个问题,先强行科普一下天球的知识。


天球是以地球球心为中心,具有很大半径的假想圆球,上面图中红色大圆圈,是地球赤道在天球面上的投影;黄色的线是黄道在天球面上的投影,表示地球上的人看太阳于一年内在恒星之间所走的视路径。简单地来说,地球一年绕太阳转一周,我们从地球上看成太阳一年在天空中移动365或366圈,太阳移动的路线就叫做黄道。地球赤道平面向外的无限扩展,也产生一个平面,叫天赤道。天赤道面与黄道有个夹角,于是它们有两个交点这两个点就是“春分点”和“秋分点”。黄道面和天赤道面相成的夹角,就是大家高中学地理时都背过的,目前数值为23.26°的“黄赤交角”了。

黄道一周360°,从春分点开始向东度量,在黄道上人为地每隔15°圈定一个点。这样黄道上出现了包含春秋分点在内的24个点,这24个点就是节气点,当太阳沿着黄道移动到那个点的那个时刻,就是那个点所对应的节气。节气是一个时间点,这个时间点所在的那一天通常也被叫做节气。(二个节气精度不同,一个精确到日,一个精确到秒。)

所以二十四节气对应太阳所处黄经时刻为:

立春(315°)——雨水(330°)——惊蛰(345°)——春分(0°或360°)——清明(15°)——谷雨(30°)

立夏(45°)——小满(60°)——芒种(75°)——夏至(90°)——小暑(105°)——大暑(120°)

立秋(135°)——处暑(150°)——白露(165°)——秋分(180°)——寒露(195°)——霜降(210°)

立冬(225°)——小雪(240°)——大雪(255°)——冬至(270°)度—小寒(285°)——大寒(300°)

既然相约地点都十分确定,那约定时间可以精确到秒,也就不奇怪了。

节气精确到秒的意义在何?

 对于普通老百姓来说这个意义确实不大,但是对于天文爱好者、历法爱好者就不一样了。

        黄道是太阳在一年中横越天球的路径,在一年中会穿越天球赤道两次,一次是在春分点,另一次是在秋分点。黄经(太阳经度或天球经度)是在黄道坐标系统中用来确定天体在天球上位置的一个坐标值。由于在黄道上没有明显可以作为黄道经度0度的点,因此春分点被任意的指定为黄经0度的位置,天体的黄经度就是由天体向东量度至春分点的角距离黄道上的春分点是黄道坐标系中黄经的起算点,春分点之于黄经,相当于本初子午线之于经线,所以它的定位是很精确的。其他节气都位于同一个坐标系当中,所以同理。

在定义上,我们将黄道对天赤道的升交点定义为春分点。黄道坐标系是天球坐标系的一种,原则上可以用黄经和黄纬描述天球上所有天体的位置。除太阳外,恒星的黄经和黄纬可以视为没有年内变化。但在相当漫长的过程中,春分点和黄道也会发生偏移。所以不时地检查目前春分点的确切位置是非常有必要的,如果春分不准,靠恒星的黄经坐标寻星就容易出问题。

还有一个意义就是对时,一秒钟的时间是固定的,但地球转速不是稳定的,如果我们用固定的一天24小时,一小时3600秒的方法计时,那么长期下去可能会有误差,甚至可能会出现正午12点是在半夜的情况。但如果以地球轨道上的点来计时,那么时间就能跟地球的自转和公转同步,这样的时间才有意义。

那么容易就能约吗?

约会不只是太阳和地球之间的事,算出这个准确的时刻,不仅要计算太阳和地球的运行速度和角度,还要考虑到整个太阳系间其他天体的引力作用,不仅仅是几大行星,甚至连小天体都要算到。每年二十四节气的准确时间,都会由中科院紫金山天文台历算部门提前一两年计算出来,登载在天文台出版的《中国天文年历》上。


对人类活动的影响

二十四节气最初的用途便是指导农业生产,每个节气的命名,与其诞生地(主要是黄河流域)的气候、物候息息相关。千百年来,这个用途还是最明显。

开头提及到,我国古代长期采用阴阳合历,它根据月亮的盈亏变化定月,平年12个月,6个大月30天,叫“大尽”;6个小月各29天,叫“小尽”;全年354天。这比太阳年(365.2422天)要少约10天21小时。日积月累,17年后就差了大概187天。17年后的阴历新年,就要从大雪纷纷的冬天转到天气炎热的夏天了。这个看似很难搞的问题,加闰月就可以轻松解决,如何加闰月?还是看节气。

二十四节气中,序列为单数的称“节”,序列为双数的称“气”,计十二个节和十二个气。一个月之内有一节一气,每两节气相距,平均约三十天又十分之四,而阴历每月大概有二十九天半,所以大约每过三十四个月,就会有两月有节无气,或是有气无节。有节无气之月,即农历之闰月,有气无节之月则不为闰月。

24节气是否适用于外国?

其实二十四节气的适用范围并不广泛,别说适用国外了,即使在中国,也只适用于黄河中下游地区。

 

我们常感叹,祖先与自然的联系,要比我们紧密得多。今天的我们看节气,正是从敏感而朴素的他们那里,借来一双观察自然的眼睛、借来一段离我们越来越远的感情。而太阳,这个万物仰赖的对象、庞大太阳系帝国的主宰,如约、守时、温暖、耀眼。雪融河开、北雁南飞、草木枯荣、花开花落……它导演着地球上最寻常、最伟大、最美丽的生命之戏。


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