冬奧會(huì)獎(jiǎng)牌里蘊(yùn)含著古老的天文知識(shí)

劉會(huì)中

北京冬奧會(huì)的獎(jiǎng)牌設(shè)計(jì)吸引了許多人的目光。據(jù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)介紹，獎(jiǎng)牌正面紋樣源于傳統(tǒng)弦紋玉璧，而背面鑲刻的同心圓環(huán)及24個(gè)點(diǎn)則取意古代天文圖，既象征著浩瀚星空，又象征著冬奧運(yùn)動(dòng)員們?nèi)缛盒氰病?/p>

那么，獎(jiǎng)牌背面究竟取自哪張古代天文圖，里面又蘊(yùn)含了哪些有趣的中國(guó)古代天文學(xué)知識(shí)呢？

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)透露，獎(jiǎng)牌的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自《周髀算經(jīng)》中的“七衡六間圖”，該圖主要用來(lái)描述太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)規(guī)律和節(jié)氣變化間的關(guān)系，同時(shí)揭示了天文與歷法之間的淵源。與獎(jiǎng)牌上的5個(gè)圓不同，“七衡六間圖”上有7個(gè)間隔等分的同心圓，每一圓為一“衡”，衡與衡之間稱(chēng)為“間”，每一衡表示一年內(nèi)太陽(yáng)在不同時(shí)期的運(yùn)行軌道。

七衡圖上，半徑最大的最外圈為外衡，此時(shí)太陽(yáng)軌道離觀測(cè)點(diǎn)最遠(yuǎn)，表示冬至，天較冷。半徑最小的最內(nèi)圈為內(nèi)衡，此時(shí)太陽(yáng)軌道離觀測(cè)點(diǎn)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、谷雨、小滿(mǎn)這5個(gè)節(jié)氣時(shí)的太陽(yáng)軌道圓。而從夏至到冬至，中間的5衡則分別代表小暑、大暑、秋分、霜降、小雪的太陽(yáng)軌道圓。從外衡到內(nèi)衡，再?gòu)膬?nèi)衡回到外衡，兩個(gè)階段各12等分，加在一起就是二十四節(jié)氣。

你也許會(huì)想，七衡圖難道是古人在缺乏現(xiàn)代天文學(xué)知識(shí)的情況下，單純依據(jù)溫度差異對(duì)太陽(yáng)遠(yuǎn)近做出的“粗暴”劃分嗎？答案并非如此。

原因在于七衡圖并不是平面同心圓，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(zhuǎn)的地軸。古人在構(gòu)建宇宙觀時(shí)，并不知道晝夜更迭和四季變化是由地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)引起的。他們假想了一個(gè)與地球同心同軸、半徑無(wú)限大的天球。日月星辰全部位于球面上，以北天極為中心自東向西旋轉(zhuǎn)，如古文所言“極星不移”而“眾星拱之”。

由此可見(jiàn)，七衡圖并不是在平面上機(jī)械地等分日高，而是刻畫(huà)了太陽(yáng)一年中沿著球面在不同衡之間移動(dòng)的軌跡。同時(shí)在視運(yùn)動(dòng)中，太陽(yáng)每天還要圍繞極軸旋轉(zhuǎn)一周，于是有了晝夜之分。如果將太陽(yáng)一年內(nèi)在不同衡之間運(yùn)動(dòng)的視路徑連線(xiàn)，就形成了太陽(yáng)在天球上旋轉(zhuǎn)的“黃道”。西方將黃道帶上群星劃分為十二星座，中國(guó)古代則命名為二十八宿。它們圍繞著北極星，日復(fù)一日東升西落。

將黃道24等分，太陽(yáng)每經(jīng)過(guò)一份弧為一節(jié)氣。因?yàn)樘?yáng)運(yùn)行并非勻速，每一節(jié)氣的跨度就不必然相等。同時(shí)，“七衡六間”與地球上的五帶劃分存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，中衡對(duì)應(yīng)赤道，內(nèi)衡、外衡分別對(duì)應(yīng)北回歸線(xiàn)、南回歸線(xiàn)。

二十四節(jié)氣是我國(guó)古代農(nóng)學(xué)領(lǐng)域的一大創(chuàng)造，幾千年來(lái)對(duì)指示物候時(shí)令、指導(dǎo)農(nóng)耕生產(chǎn)起到了重要作用。西漢天文學(xué)家落下閎等人測(cè)定二十四節(jié)氣的日期，并將其編入《太初歷》?！短鯕v》規(guī)定偶數(shù)項(xiàng)的節(jié)氣如雨水、春分、谷雨一定要在當(dāng)月出現(xiàn)，否則要定這個(gè)月為上月的閏月，這種置閏原則一直沿用至今。

（選自2021年12月28日《科技日?qǐng)?bào)》，本刊有刪改）

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