古代常常拿天象说事。
古代天文仪器
比如 三国演义中,曹丕篡汉前,许芝就 对汉献帝说 ”臣职掌司天,夜观乾象。。。。。。” 说了一大堆。来论证汉朝气数已尽。诸葛亮要北伐曹魏,谯周就说 ”臣夜观天象。。。。” ,来劝阻他。司马懿也对曹魏皇帝说 ”臣夜观天象。。。。。”来给皇帝打气。
那这些人 说夜观天象,他们真的观察了没有?还是仅仅是制造舆论的借口?古代有没有人认真观察天象?
祖冲之在虞喜之后100多年
古代确实有人认真地观察天象,西晋灭亡吴国30多年以后,就到了东晋时期,虞喜就活动在这一时代,他通过观察天象,发现了重要的天文现象岁差。
我们现代知道,地球按椭圆形轨道围着太阳转。太阳位于椭圆的一个焦点上,那旋转一周,
因为椭圆不是正圆
总有离太阳最近的点——近日点,
也有远日点。
元代郭守敬制定的历法中考虑了岁差
假设一个人在 北半球的一点,比如在 浙江某地。每天正午测量日影长度,测量一年,
一年中,正午日影最短的那天,就是夏至日。
正午日影最长的 那天,就是冬至日。
夏至日和冬至日中间有 两天,这两天,白天和黑夜长度相等。 这两天就是 秋风和春风。
这样定出一年的四个节气。在四个节气中间,再详细划分,就得到 常用的 二十四节气。
按这样的方法,二十四节气,就是对地球围绕太阳的圆周,做了角度划分。
一天中的12地支计时
好了,现在的问题是,
地球的远日点 大概在 什么节气附近?
目前,地球的远日点在公历7月3日,按节气说,就是在 夏至和和小暑之间。
但是,这个日期不是固定的,现在地球的远日点在 北半球的夏季,南半球的冬季。13000年以后,地球的远日点会在 北半球的 冬季,南半球的夏季。大约以26000年为周期循环一次。
地球公转速度在远日点速度慢,在近日点速度快。所以这样循环一年,南北半球受到太阳辐射的总能量并不一致。所以岁差对起球气候,有长周期影响。
陀螺的旋转轴方向会变化
为什么会出现岁差?
为什么远日点 不是固定在 两个节气之间,而会循环。
原因在于 地球自转围绕的地轴,并不是固定的,而是在缓慢摆动。大约26000年循环一周。
地球围绕 太阳公转的 平面,称为黄道。
地球自转,地球赤道也形成一个平面。
这两个平面形成一个二面角,大约为23.5度。这个角度没有观察到明显的变化。
地球自转轴——地轴垂直于赤道平面,
所以地轴这条直线和黄道平面的夹角是67.5度。
一条直线a和一个平面形成一个67.5度角。
过它们的交点,做一个垂直于平面的直线b。
那现在直线a 围绕直线 b 旋转一周,形成一个圆锥面。
在这一周的旋转中,直线a 依然和平面构成67.5度的角。
实际上,地轴就是在这个圆锥面上摆动,大约26000年循环一周,大约71年移动1度。
左边的是圆椎体
岁差现象的周期如此长,
地球近日点和远日点观察太阳大小,又没有明显的差别。
在古代的条件下,直接观察太阳大小,无法感知到岁差。
那古人是 如何 观察到岁差的?
就是通过夜观天象,
和历史观察数据做比较,
感知到 恒星年 和 回归年 并不同步,觉察到岁差的。
《宋史·律历志》载:“虞喜云,尧时冬至日短星昴,今二千七百余年,乃东壁中,则知每岁渐差之所至。
虞喜 就是根据冬至日夜间天空中观察到的恒星位置和传说中尧时代的位置不一样。发生了较大的移动,感知到岁差的存在。
描绘有二十八宿的图形
夜晚在天空中能肉眼观察到的星星大多数都是恒星。因为恒星离地球和太阳极其遥远,所以恒星本身的运动地球上感知不到。
这样,地球围绕太阳旋转一周,每天晚上看到不同的恒星位置。
类似于人站着一个空旷的大平原上,远处有山脉,人原地旋转一个圆周,人每旋转一度,看到山脉在不同位置一样。每旋转一度,正对的山脉不一样。每旋转一度,相当于地球公转一度。
这样,在一年内,地球上同一地点 ,有些恒星冬季才能看到,有些恒星夏季才能看到。
类似于我们给看到的山脉命名一样,古人也给夜空中的恒星命了名,二十八宿之类的。
比如西游记中 有个奎木狼,下界为妖,变成了黄袍怪。 这个奎木狼 就是 二十八宿之一。
《步天歌》中则把奎宿描述成:“腰细头尖似破鞋,一十六星绕鞋生。”
这个歌描述了 如何在夜空中 识别奎宿星星。
西方星座图
现在把夜晚 看到相同恒星位置 的时间间隔 称为 恒星年。
把季节变化的一个周期,比如两个冬至日之间的时间间隔称为一个回归年。
岁差就是 这两个周期并不完全同步。有微小的差异。
所以时间累积几百年,同在冬至日,晚上看到的恒星位置 就会有肉眼可见的变化。
发生这个现象的根源 在于 地轴的摆动。
牛顿对岁差现象作了力学上的解释。
所以说,夜观天象,这个事情是真的。古代还是有人认真地 观察和记录 天上的星星的。他们认识天上的星星和我们现在认识几千汉字类似。
至于 司马懿 谯周 许芝 这些人 真的 夜观天象了没有,那就不知道了。