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冬奧會獎牌里蘊含著古老的天文知識
2021-12-29 10:14 作者:dl001 來源:科技日報 VIEW:
那麼,獎牌背面究竟取自哪張古代天文圖,裡面又蘊含了哪些精彩有趣的中國古代天文學知識呢?
設計團隊透露,獎牌的設計靈感來自《周脾算經》中的「七衡六間圖」,該圖主要用來描述太陽週年視運動規律和節氣變化間的關係,同時揭示了天文與曆法之間的淵源。與獎牌上的5個圓不同,「七衡六間圖」上有7個間隔等分的同心圓,每一圓為一「衡」,衡與衡之間稱為「間」,每一衡表示一年內太陽在不同時期的運行軌道。
七衡圖上,半徑最大的最外圈為外衡,此時太陽軌道離觀測點最遠,表示冬至,天較冷。半徑最小的最內圈為內衡,此時太陽軌道離觀測點最近,表示夏至,天較熱。從冬至到夏至,中間的5衡分別代表大寒、雨水、春分、穀雨、小滿這5個節氣時的太陽軌道圓。而從夏至到冬至,中間的5衡則分別代表大暑、小暑、秋分、霜降、小雪的太陽軌道圓。從外衡到內衡,再從內衡回到外衡,兩個階段各12等分,加在一起就是二十四節氣。
你也許會想,七衡圖難道是古人在缺乏現代天文學知識的情況下,單純依據溫度差異對太陽遠近做出的「粗暴」劃分嗎?答案並非如此。
原因在於七衡圖並不是平面同心圓,而是球面上平行著的同軸圓,這根軸貫穿北天極,也就是地球自轉的地軸。古人在構建宇宙觀時,並不知道晝夜更迭和四季變化是由地球自轉和公轉引起的。他們假想了一個與地球同心同軸、半徑無限大的天球。日月星辰全部位於球面上,以北天極為中心自東嚮西旋轉,如古文所言:「極星不移而眾星拱之」。
由此可見,七衡圖並不是在平面上機械地等分日高,而是刻畫了太陽一年中沿著球面在不同衡之間移動的軌跡。同時在視運動中,太陽每天還要圍繞極軸旋轉一週,於是有了晝夜之分。如果將太陽一年內在不同衡之間運動的視路徑連線,就形成了太陽在天球上旋轉的「黃道」。西方將黃道帶上群星劃分為十二星座,中國古代則命名為二十八宿。牠們圍繞著北極星,日復一日東昇西落。
將黃道24等分,太陽每經過一份弧為一節氣。因為太陽運行並非勻速,每一節氣的跨度就不必然相等。同時,「七衡六間」與地球上的五帶劃分存在著對應關係,中衡對應于赤道,內衡、外衡分別對應北回歸線、南回歸線。
二十四節氣是我國古代農學領域的一大創造,幾千年來對指示物候時令、指導農耕生產起到了重要作用。西漢天文學家落下閎測定二十四節氣的日期,並將其編入《太初曆》。他規定偶數項的節氣如雨水、春分、穀雨一定要在當月出現,否則要定這個月為上月的閏月,這種置閏原則一直沿用至今。(劉會中)
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