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二十四节气与太阳和地球的那些事儿

2016年11月30日,二十四节气正式被联合国教科文组织列入人类非物质文化遗产代表作名录,一时间,二十四节气成为人们关注的焦点。

今天,我们将迎来我国第十二个文化遗产日和首个文化和自然遗产日。

但是,随着如今城市化工业化的推进,这个曾经对农业生产具有重要指导作用,与人们的生产生活息息相关的文化遗产,对于今天的人们,特别是城市中生活的人却显得陌生起来。

二十四节气究竟是怎么回事?它是如何一步步发展成为今天的模样?希望能使大家对于这一珍贵的文化遗产有更加深入的了解,从而更好地保护和传承二十四节气。

春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连,

秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。

上半年来六廿一,下半年来八廿三,

每月两节日期定,最多不差一两天。

这是我们大家都非常熟悉的节气歌,其中提到了“六廿一”和“八廿三”,是说节气在阳历上的日期是基本固定的,上半年的节气,基本是在每月六日和二十一日左右,下半年是在八日和二十三日左右。

那么大家可能要问了,这个日期是如何确定的呢?还有,比如说今年芒种节气是2017年6月5日19:36:33,为什么会这么精准呢?

在回答这些问题之前,我们先来谈谈地球和太阳的关系。

地球和太阳的关

地球就像一只巨大的陀螺,不断地绕自转轴旋转,随着地球的自转,地面上便出现了昼夜交替现象,朝向太阳的一面是白天,背向太阳的一面是黑夜。所以,黑夜并不是太阳落下去了,而是我们被转过去了。由于地球是自西向东自转的,所以我们看到的太阳总是东升西落。

除了自转,地球还以每秒30千米的速度绕太阳公转。由于地球自转时,自转轴总是指向同一方向(北极星方向),所以地球自转轴和公转轨道平面始终保持着一个66°34′的倾角。

也就是说地球是侧着身子绕太阳公转的。正因为是这样,地球在公转轨道的不同位置时,太阳光直射地球的位置也不同,南北半球接受太阳的辐射及热量在不断发生变化,于是产生了季节冷暖交替的循环。

二十四节气与黄道

以上是我们现代人对地日关系的认识,然而在古代,人们对于地日关系的认识更多来自于自身感受。

生活在地球上的人们,是感觉不到地球的转动的,看到的反而是一日内太阳的东升西落,以及一年中太阳位置的变化。古人经过长期观察,发现太阳的运行是有规律的,于是将太阳运转一周规定为一年。我们将太阳的这种运动称为“视运动”,(视运动,顾名思义,就是人们看到的运动)运行的轨道称为“黄道”。

二十四节气就是把黄道划分为二十四份,从春分0°开始,太阳每运行15°为一个节气,运行一周360°,共经历24个节气。

现在你明白每个节气的日期为什么可以那么精准了吧?二十四节气是根据太阳在黄道上的位置而定,如当太阳运行到75°那一刻,就是芒种的交节时刻。

另外,由于太阳每运行15°所用时间大致相等,所以节气之间的间隔基本固定,大约为15天左右,二十四节气在公历中的日期也基本变化不大,如清明每年都在4月5日左右。

但由于受各种引力等的影响,地球公转的轨道并不是一个正圆,而是一个椭圆,离太阳较近时,地球公转速度较慢,较远时则较快,所以节气之间的时间间隔并不完全相等。如冬至到小寒往往间隔13天,而夏至到小暑往往间隔16天。

最后想说的一点是,二十四节气虽然间隔时间不完全相等,但反映的是太阳的真实位置,这也就保证了春秋分时总是昼夜平分,而冬至是昼最短夜最长,夏至是夜最短昼最长。

二十四节气与天球

那么春分0°又是如何确定的呢?

这里要引入另一个概念——“天球”。

生活在地球上的我们,站在地球上仰望星空,很难辨别出天体距离的远近,天空中的星星相对于我们似乎都是等距的,像是嵌在一个球上。

我们就把这样一个以观测者为中心,以任意长为半径的假想的球,称为天球。

从图中我们可以看到黄道和天球赤道(地球赤道在天球上的投影)在天球上相交于两个点,此时反映的是太阳直射赤道,地球上表现为日夜均分。由于在黄道上没有明显可以作为黄道经度0°的点,因此春分点就被任意地指定为黄经0°的位置。(还真是随意啊!)

对于处在北半球的我国而言,这两个点恰好是一年中春过半和秋过半的时候,因此古人将其定义为春分和秋分。

除了春分和秋分,夏至和冬至也是天文上两个重要的点。夏至反映的是太阳直射北回归线时,此时整个北半球是一年中昼最长,夜最短的时候,我国古称“日北至”,北极地区会出现极昼现象。

冬至反映的则是太阳直射南回归线时,此时北半球昼最短,夜最长,我国古称“日南至”,北极地区出现极夜现象。

春分、夏至、秋分、冬至这四个具有特殊标志性的节点,也是我国最早确定的四个节气。古人在此基础上根据对物候、天象等的观察,最终发明了二十四节气。

责任编辑: 王和  来源:中国农业博物馆 转载请注明作者、出处並保持完整。

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