易经来源于天象，通过观测天体的位置来服务于生产和生活。古人依据天象制定历法。那么，古人是如何判断天体位置的呢？答案是——天球系统。
在浩瀚无垠的宇宙面前，人类始终怀着无尽的好奇与探索欲望。为了更好地观测、理解和描述天体的位置与运动，天球系统应运而生。它犹如一座桥梁，连接着地球上的观测者与遥远的宇宙深处，让我们得以在看似混乱无序的星空中找到规律和秩序。
天球系统
图1
一、天球的概念与构建
天球，从直观上理解，是一个假想的、以观测者为中心的巨大球体。也就是以地球为中心，想象地球不动，太阳系和宇宙围绕地球运动。其半径可以视为无穷大，这样无论天体距离我们有多远，都可以被投影到这个天球的表面上。想象一下，在一个宁静的夜晚，当我们仰望星空时，所有的星星仿佛都镶嵌在这个巨大的天球之上，它们与我们之间的距离差异在视觉上被暂时忽略，共同构成了一幅壮丽的星空画卷。
图二
北天极、南天极：
天球系统的构建基于地球的观测视角。地球的自转轴向北延伸与天球相交的点被定义为北天极，地球的自转轴向南延伸与天球相交的点是南天极。图一红色倾斜竖线，南北两个点即为南北天极。
天赤道：
地球赤道平面，向外延伸与天球相交的大圆则称为天赤道。图二红色线圈就是天赤道，注意，天赤道是一个面，是线圈包含的平面，而不是一个线圈。
黄道:
黄道是天文学中的一个重要概念，指的是太阳围绕地球公转的轨道平面（黄道面），以及与天球相交的大圆。简单来说，黄道是太阳在天球上周年视运动的轨迹。图二中所示的黄色线圈即为黄道，它与天赤道一样，代表一个平面，而非简单的线圈。
从地球的视角来看，太阳似乎沿着一条路径在星空中移动，这条路径就是黄道。需要注意的是，黄道是一个非常重要的概念，它与二十四节气和六十四卦的划分紧密相关，同时也是历法制定的重要依据。
举例来说，二十四节气是中国古代制定的一种用于指导农事的补充历法，其根本依据即是根据太阳在黄道上的位置来进行划分。太阳沿着黄道运行一整圈所需的时间是一个回归年，约为365.2422天。古人将黄道等分为24段，每段约为15°，而太阳每运行15°便对应一个节气。
在我之前关于二十四节气的文章中，我能够精确地计算冬至或其他节气的到来时间，甚至可以具体到几分几秒，就是计算太阳几分几秒到达黄道某个度数。
图三
比如，冬至点处于黄道 270°位置，在 2024 年 12 月1 点 3 分 55 秒，太阳运行至黄道 270°，此刻便是冬至，晚一秒仍属大雪节气范畴。节气在天文学意义上实则为一瞬间，是一个精确的时间点，而非某一日或某时段。二十四节气即二十四个这样的特定时间点，只是为便于理解与日常运用，我们才以一段时长来指代一个节气。
图四
白道：
白道是月球绕地球公转的轨道平面（即白道面），它与天球相交形成的大圆形象地描述了月球在天球上的运行轨迹。从地球上观察，月球每个月都会沿着白道在天空中运行一周。图四中蓝色的线圈代表了白道，它实际上是一个平面。
白道与黄道的关系：
白道面和黄道面并不重合，它们之间存在一个平均约为5°9′的夹角，如图四所示。这个夹角导致月球的运行轨迹（白道）与太阳的运行轨迹（黄道）相互交叉。由于这个夹角的存在，日食和月食现象得以发生。
当月球运行至黄道和白道的交点附近，并且满足特定的位置关系时，就可能发生日食或月食。日食仅在朔（农历初一）时发生，这是因为在这一时刻，如果月球恰好运行至黄道与白道的交点附近，它会遮挡太阳，从而产生日食现象。同样，月食仅在望（农历十五左右）时发生，此时若月球接近这两个轨道的交点，地球的影子将覆盖月球，导致月食的形成。
图五
一个重要的知识点是，某月农历初一，并非固定在公历的某一日。在这一天，月球位于太阳和地球之间，月相被称为新月或称为“朔”。若从太阳系的上方俯瞰，三者几乎位于同一直线上。月球的亮面（被太阳照亮的一面）背向地球。然而，从平面视角观察，三者的高低位置可能并不完全对齐。因此，从地球上看，月球几乎与太阳同升同落，使得我们在白天难以观察到它，夜晚也无法看到月球被照亮的部分，如图五所示。
同样，满月时，即月相为“望”，并不总是出现在农历十五号，而是取决于地球何时位于太阳和月球之间，三者几乎在同一直线上。此时，月球的亮面朝向地球，太阳照亮月球的一面完全对准地球，如图五所示。
同时月相也与先天八卦图有关：
图六
这几个关键的概念如同天球的骨架，为后续对天体位置的描述奠定了基础。
二、天球坐标系统
为了精确地确定天体在天球上的位置，天文学家引入了天球坐标系统。其中，最常用的是赤道坐标系和地平坐标系。
图七
赤道坐标系以天赤道作为基本平面，通过赤经和赤纬来确定天体的位置。赤经类似于地球上的经度，是竖线，它以春分点为起点，沿着天赤道向东度量，通常用时间单位（小时、分、秒）表示。如图七，竖线为赤经
而赤纬则类似于地球纬度，是横线，从天赤道向北或向南度量，范围是 -90° 到 +90°之间。这种坐标系统的优点在于它与不受地球自转的影响，因此对于长时间的天文观测和天体位置记录非常方便，天文学家可以准确地追踪天体在不同时间的位置变化，进而研究它们的运动规律。如图七，横线即为赤维。
图八
地平坐标系：
地平坐标系则是以观测者所在地的地平线为基本平面。它通过高度角和方位角来描述天体的位置。
高度角是天体相对于地平线的仰角，范围从 0°（在地平线上）到 90°（在天顶）。如图八所示。
方位角则是从正北方向开始，沿地平线顺时针度量到天体所在方向的角度，范围是 0° 到 360°。如图八所示。
地平坐标系与观测者的地理位置和观测时刻密切相关，同一时刻不同地点观测到的天体地平坐标是不同的。它在天文导航、天文观测实践中具有重要的应用价值，比如我们使用天文望远镜观测天体时，通常需要先根据地平坐标大致确定天体的方向，然后再进行精确的观测和调整。
三、天球系统在天文观测中的应用
天球系统在天文观测中有着广泛而不可或缺的应用。
首先，它帮助天文学家绘制星图。通过精确测量天体的天球坐标，并将其标注在星图上，我们可以得到一幅完整的星空地图。是天文学家研究天体分布、星系结构等的重要工具。
其次，天球系统对于确定天体的运动轨迹至关重要。由于地球的自转和公转，天体在天球上的视运动呈现出复杂的规律。借助天球坐标系统，天文学家可以准确地记录天体在不同时间的位置变化，进而分析出其运动的周期、速度和方向等参数。比如，对行星的观测中，通过长期跟踪其在天球上的位置变化，我们可以了解行星的公转轨道、会合周期等信息，从而深入研究太阳系的结构和演化。
再者，在天文导航领域，天球系统发挥着核心作用。古代航海家就已经利用星空中某些明亮恒星的位置来确定自己的航向和位置。例如，北极星在北半球的地平高度近似等于当地的地理纬度，通过观测北极星的高度角，航海者可以大致确定自己所处的纬度。而结合其他天体的方位角信息，可以进一步确定经度和航向，确保船只在茫茫大海上能够安全航行。
易经就是天象规律的总结，天象规律即为“天道”，乃是老子“吾不知其名 强名曰道”中的道。天文历法就是天道的体现，是对天道规律的应用。故——不知天文，无以言易。
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