新聞 > 科教 > 正文

二十四節氣與太陽和地球的那些事兒

2016年11月30日,二十四節氣正式被聯合國教科文組織列入人類非物質文化遺產代表作名錄,一時間,二十四節氣成為人們關注的焦點。

今天,我們將迎來我國第十二個文化遺產日和首個文化和自然遺產日。

但是,隨着如今城市化工業化的推進,這個曾經對農業生產具有重要指導作用,與人們的生產生活息息相關的文化遺產,對於今天的人們,特別是城市中生活的人卻顯得陌生起來。

二十四節氣究竟是怎麼回事?它是如何一步步發展成為今天的模樣?希望能使大家對於這一珍貴的文化遺產有更加深入的了解,從而更好地保護和傳承二十四節氣。

春雨驚春清谷天,夏滿芒夏暑相連,

秋處露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。

上半年來六廿一,下半年來八廿三,

每月兩節日期定,最多不差一兩天。

這是我們大家都非常熟悉的節氣歌,其中提到了「六廿一」和「八廿三」,是說節氣在陽曆上的日期是基本固定的,上半年的節氣,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。

那麼大家可能要問了,這個日期是如何確定的呢?還有,比如說今年芒種節氣是2017年6月5日19:36:33,為什麼會這麼精準呢?

在回答這些問題之前,我們先來談談地球和太陽的關係。

地球和太陽的關

地球就像一隻巨大的陀螺,不斷地繞自轉軸旋轉,隨着地球的自轉,地面上便出現了晝夜交替現象,朝向太陽的一面是白天,背向太陽的一面是黑夜。所以,黑夜並不是太陽落下去了,而是我們被轉過去了。由於地球是自西向東自轉的,所以我們看到的太陽總是東升西落。

除了自轉,地球還以每秒30千米的速度繞太陽公轉。由於地球自轉時,自轉軸總是指向同一方向(北極星方向),所以地球自轉軸和公轉軌道平面始終保持着一個66°34′的傾角。

也就是說地球是側着身子繞太陽公轉的。正因為是這樣,地球在公轉軌道的不同位置時,太陽光直射地球的位置也不同,南北半球接受太陽的輻射及熱量在不斷發生變化,於是產生了季節冷暖交替的循環。

二十四節氣與黃道

以上是我們現代人對地日關係的認識,然而在古代,人們對於地日關係的認識更多來自於自身感受。

生活在地球上的人們,是感覺不到地球的轉動的,看到的反而是一日內太陽的東升西落,以及一年中太陽位置的變化。古人經過長期觀察,發現太陽的運行是有規律的,於是將太陽運轉一周規定為一年。我們將太陽的這種運動稱為「視運動」,(視運動,顧名思義,就是人們看到的運動)運行的軌道稱為「黃道」。

二十四節氣就是把黃道劃分為二十四份,從春分0°開始,太陽每運行15°為一個節氣,運行一周360°,共經歷24個節氣。

現在你明白每個節氣的日期為什麼可以那麼精準了吧?二十四節氣是根據太陽在黃道上的位置而定,如當太陽運行到75°那一刻,就是芒種的交節時刻。

另外,由於太陽每運行15°所用時間大致相等,所以節氣之間的間隔基本固定,大約為15天左右,二十四節氣在公曆中的日期也基本變化不大,如清明每年都在4月5日左右。

但由於受各種引力等的影響,地球公轉的軌道並不是一個正圓,而是一個橢圓,離太陽較近時,地球公轉速度較慢,較遠時則較快,所以節氣之間的時間間隔並不完全相等。如冬至到小寒往往間隔13天,而夏至到小暑往往間隔16天。

最後想說的一點是,二十四節氣雖然間隔時間不完全相等,但反映的是太陽的真實位置,這也就保證了春秋分時總是晝夜平分,而冬至是晝最短夜最長,夏至是夜最短晝最長。

二十四節氣與天球

那麼春分0°又是如何確定的呢?

這裡要引入另一個概念——「天球」。

生活在地球上的我們,站在地球上仰望星空,很難辨別出天體距離的遠近,天空中的星星相對於我們似乎都是等距的,像是嵌在一個球上。

我們就把這樣一個以觀測者為中心,以任意長為半徑的假想的球,稱為天球。

從圖中我們可以看到黃道和天球赤道(地球赤道在天球上的投影)在天球上相交於兩個點,此時反映的是太陽直射赤道,地球上表現為日夜均分。由於在黃道上沒有明顯可以作為黃道經度0°的點,因此春分點就被任意地指定為黃經0°的位置。(還真是隨意啊!)

對於處在北半球的我國而言,這兩個點恰好是一年中春過半和秋過半的時候,因此古人將其定義為春分和秋分。

除了春分和秋分,夏至和冬至也是天文上兩個重要的點。夏至反映的是太陽直射北回歸線時,此時整個北半球是一年中晝最長,夜最短的時候,我國古稱「日北至」,北極地區會出現極晝現象。

冬至反映的則是太陽直射南回歸線時,此時北半球晝最短,夜最長,我國古稱「日南至」,北極地區出現極夜現象。

春分、夏至、秋分、冬至這四個具有特殊標誌性的節點,也是我國最早確定的四個節氣。古人在此基礎上根據對物候、天象等的觀察,最終發明了二十四節氣。

責任編輯: 王和   來源:中國農業博物館 轉載請註明作者、出處並保持完整。

科教熱門

相關新聞

➕ 更多同類相關新聞