2008年3月2日星期日

星座、节气、春分点

早就想写一点对星座划分的困惑。恰巧两天前是2月29号,闰年独有的闰日。看到有人煞有其事地指摘四年一遇的说法不对,应该是400年97遇。其实对我们这代人而言,四年一遇的说法未尝不可。这倒引起了我对历法的一些思考。

闰日是为了让历法与回归年尽量一致。但是任凭人们如何巧费心思,设计出何等复杂的太阳历,终究不可能和太阳运行保持完全一致。今年的3月1号不是去年的3月1号——太阳的黄道位置是不同的,尽管差异很小。

自古以来,但凡涉及黄道的——天文、历法、占卜……——春分点一直是一个重要的基点。春分是黄道面和赤道面的交线与日地连线重合的时刻,只是理论上的一瞬间。这一刻,地球自转轴与日地连线垂直,并且“这一天的日夜等长”。这样的时刻,一年只出现两次,即春分和秋分。

所谓的春分日,应该就是春分点所在的那一天吧,这也就可以理解,为什么春分日是会变化的,大部分年份是3月20日,也有时在3月21日——因为现行历法并不是完全的太阳历,不能和太阳位置保持完全一致。

天文学上的黄道坐标以春分位置为角度0点;历法的修订,以保持春分点大致不变为目标。中国传统的农历中,有根据太阳的黄道位置而定的二十四节气。虽然春分不是第一个节气,但也是最为重要的节气之一。可以说,其他节气正是根据春分来定的。
我们知道二十四节气大致把黄道作了等分。但这只是个笼统的说法,我一直试图弄明白,到底是如何“等分”的。因为这里所谓的“等分”,至少有三种分法:按周长,按面积,按角度。

所谓按周长,就是把黄道一周等分成24份。从春分开始,太阳(地球)每走相同的距离为一个新的节气(其实算椭圆积分就是现在也不是容易的事情,想必古人不会这么严格地划分吧……)。
所谓按面积,其实就是按时间。根据开普勒定理,日地连线相同时间扫过的面积是相同的。把一个回归年作24等分,从春分起每经过一个相同的时间是一个新的节气。
所谓按角度,就是日地连线每扫过15度,为一个新的节气。24个节气,恰好扫完360度,一周。

这三种方法当黄道是一个圆的时候是一样的,但我们知道地球绕着太阳的轨道是一个椭圆,此时三种方法有略微的差别。我没查到节气究竟是如何划分的。但是从可行性的角度来讲,按角度无疑是最容易实现的;从春分点和秋分点的定义来看,也只有这种方法符合要求。

仔细想一想这套节气和月亮历结合的农历系统,中置法定月份,自动产生闰月以和回归年同步。这套系统确实精妙。由衷地佩服祖先们的智慧。

现在我们回来说星座,另一个以春分作为基准的系统。

我猜想黄道十二星座的来历是这样的。按照古希腊的星空划分,恰有12个星座,也就是所谓黄道十二宫,和黄道相交。今天人们热衷的“星座”,严格来讲,应该是出生时太阳所在的方位所处的星座区。因为太阳在黄道上运动,所以对应的星座必然落于黄道十二宫之一。从春分开始,太阳依次经过白羊、金牛、双子……等12星座,于是根据一个人生日,我们就可以大致确定那天太阳的方位,进而确定这个人的星座。
但是,仔细看一下星座的划分,我们会发现一些奇怪的地方。且不说黄赤进动的影响,就是在古希腊时代,12星座恰好等分黄道也是很难想象的。而我们今天的“星座”论,则是简单地将一年的时间分成大致相等的12份,从春分日起,分派给各个星座。这显然带有一种人为的痕迹。

因而我一直很想知道星座划分的依据是什么。如果春分点是一个基点,那么和节气的划分一样,等分黄道同样有上面的三种方法,而且最为实用的方法仍是按角度区分,每30度为一个星座区域。可是这样的话,星座应该和节气完全对应。
而实际情况是两者有一些差别。

这可能是星座划分方式不同造成的;但更可能是星座在普及过程中作的简化——用一个确定的日期作为分割点。甚至流传有很多不同版本的生日星座对应法则!
如果我们认可星座和节气是对应的,那么对中气日(24节气中,12个偶数位的节气)出生的人而言,确定自己的星座就是件麻烦的事了,得把自己的准确出生时分确定下来,再去查那时候太阳的黄道角……

当然,实际的情况更为复杂,由于地球公转的进动,导致黄道面在变化;由于地球自传的进动(岁差),导致历年的春分点在变化。
前一个效应导致现在的黄道星座已经不止12个,蛇夫座已经跨越黄道成为第13个黄道星座;而天蝎座却是摇摇欲坠,在黄道上只剩一小截尾巴了(但这到底是黄道进动的影响,还是说自古希腊时代就是如此,只是西方人不喜欢13,并且讨厌蛇夫座,才硬把它踢开了?毕竟现在的星图和“星座论”所暗示的差得太远了,星系演化能在这么短时间内造成这么大的区别吗?),不过天蝎座的亮星alpha倒是距离黄道不远。
后一个效应导致春分点逐年前移。现在的春分日,乃至其后几日,太阳不是在白羊座,而是仍处在双鱼座的星区内。另外春秋两分相隔的角度也不是严格的180度,而是比180度略小……

突然想到,以春分点确定的坐标系岂不是也得随春分点的变化而改变?当然更长的时间尺度上,天文学家会采用银道坐标系吧,不过如果随着星系演化,银河系这个坐标也不够稳定了呢?……

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