古人是用什么方法计算24节气的?
在古代,人们对于天气与大地的关系一直进行着观察摸索、积累总结。很多古书中有夜观星相的故事。但是星星离人们很远,不具备一定的天文知识很难记得住天上星辰的位置,以及各星之间变化的范围和方向。于是人们摸索出了很多观测天象的办法,但是只有极少数的星相师掌握,并掺进了许多迷信的色彩。
古人将一根直立的杆子立在地上称为表
由于照明条件的限制以及月亮的阴晴圆缺的影响,实际上古代夜晚观测天象具有很大的难度。于是人们就发明了一种白天观测太阳照射地面的方法。人们将一根直立的、长度固定的杆子(古代定为八尺)立在地上,这根杆子称为表。在杆子的下边向北的方向,修成一条土埂子,称土圭。
当太阳升至中天,也就是正南方时,太阳光照射在直立的杆子上,杆子的投影就落在了北面的土圭上。太阳冬天 照射地球角度偏低,夏天照射角度高,所以照在圭上的杆影,会 随着太阳角度的变化而发生变化,这样就可以测出冬天杆影长, 夏天杆影短。人们把一年中的天数分成二十四等份,每一份的测量点就是这个节气的日影长度。
人们把夏天杆影最短,日照时间最长的一天叫做“日长至",也就是“夏至”节;把杆影最长而日照时间最短的一天叫做"日短至”,也就是"冬至”。这种圭表测日影的方法,每年测量都会有同样的结果,因而以此定节气非常准确,被历朝历代延用为定节气的标准。
随着科学的进步,人们需要提高观察的精度。于是,人们加长了表的高度和圭的长度。我国现存最早也是最大的测影台是河南登封的“周公测影台”。它把测影用的表盖成了一座台,在离地面约十米的测影孔架了一根横杆,下面的石圭有十几米长,上面有刻度。每当中午太阳通过测影孔时,横杆的光影就落在了石圭上。这样,很容易就可以观测到光影的长度,而且测量精度也提高了很多。