双春之年？无春之年？

　　农历丁亥年春节终于到了。

　　由于公历历法与农历历法之间存在一定的差异，因此春节会在现在通行的日历上不断游移。在过去的100年里，作为农历春节标志日的“正月初一”最早曾经出现在1月10日（1966年），最晚则延迟到2月20日（1985年）。

　　春节与公历日期不同步的情况，给今天的中国人造成了一定的困扰。即使是在中国传统历法系统当中，类似的困扰依然存在。

　　比如“二十四节气”，也会在传统农历中不断游移。这使一些年份出现“双立春”的情况，而另一些年份则成为“无春之年”。事实上，绵延使用至今的农历是一种典型的阴阳合历。太阳运动规律、月亮运动规律，都在传统的历法中有了最好的注脚。节日的游移是阴阳合历的必然结果。

　　二十四节气与黄道十二座存在对应关系示意图。由于黄道十二座对应的黄经度是在二千多年前定下的，现在观测到的星座位置已经略有变化。

 

　　科学史研究者认为，清河人张子信的研究成果可能参考了巴比伦天文学（左图），而农业生产也并非中国古代天文历法的主要服务对象（右图）。

　　问题1

　　　　立春春节为何隔那么远？

　答案　因为立春以太阳的运行规律为准，而春节则以月球的运行规律为准。

　　春卷是立春节气最具代表性的文化象征。

　　丁亥年春节姗姗来迟。

　　而中国古代历法系统中关于“春天到来”的另一个标志性日子“立春”却在10多天前就已到来。为什么这两个日子会相隔这么久呢？

　　对于北京古观象台的王玉民博士来说，这是两个经常会被问到的关于春的问题之一——另一个是“为什么有的年份里会出现两个立春”。王玉民解释说，这其实是由中国古代历法的特点造成的。中国古代历法“农历”，有的时候会被称为“阴历”。确切的说，农历是“阴阳合历”。

　　早期人类对天文学的认识，与历法的制定关系密切。

　　所谓历法，指的是推算年、月、日的时间长度和它们之间的关系，制定时间序列的法则。中国古人仰观天象，得出了有关日月变化的一系列规律：太阳的出没、昼夜交替为“日”；月相变化、月轮盈亏为“月”；禾谷成熟的物候、寒来暑往的周期为“年”。以月亮（太阴）圆缺变化作为计年标准的历法叫“阴历”，而按照四季变化，以太阳运行为标准的历法叫“阳历”。我国所实行的农历，用严格的朔望周期来定月，又置闰月使年的平均长度与回归年相近，兼有阴历月和阳历年的性质。这一特性造成了立春与春节间隔时间的变化。

　　中国传统的农历则把日月合朔（太阳和月亮的黄经相等，月亮看不见）的日期作为月首，也就是“初一”。望日（月圆的时候），则是“十五”。月球相对于太阳绕地球公转一周，称为朔望月。另一方面，“二十四节气”按照寒暑情形，敬授农时，以太阳运行为标准。两者周期并不同步，这就导致了春节与立春时间间隔的变化。

　　置闰是阴阳合历带来的另一个难题。朔望月的平均长度约为29.53日，因此阴历规定大月30日，小月29日。这样一年12个月，是354天或355天。而阳历则以地球绕太阳公转一周的时间为一年，大约为365天。

　　由此，阴历与阳历一年相差10天左右，三年就要相差一个多月了。这样，每两三年就得增加一个“闰月”。这种中国古代历法置闰的习惯，至少可以上溯到三千多年前的商代，在当时的历法计算中，就已经出现了“十三月”这个名称。而具体的置闰方法，最初是“三年一闰”，但随着历法计算的不断精确与深入，置闰法逐渐发展，并最终定型为“十九年七闰”。

　　刚刚过去的丙戌年是闰年，且置闰于七月，一年长达385日。所以，丁亥年的春节也便姗姗来迟，到公历2月18日才开始新一年的轮回。

　　王玉民指出，一般来说，春节移到公历1月下旬时，就要置闰月了。插入闰月后，农历的这一年就会超过380天。这样就会把相隔365天的两个立春都包容进来。农历该年的年初必有一个立春，年尾也会有一个立春。刚过去的丙戌年就是这样一个年份。

　　问题2

　　节气是怎么算出来的？

　　答案 太阳相对地球转过15度为一节气，还需要根据太阳视运动进行调整。

　　目前已知最早记录完整二十四节气名称的文献，是西汉初年的《淮南子·天文训》。

　　一些先秦典籍中则出现了部分节气名称。既然节气与闰月、春节之间有着紧密关系，那么古人又是如何认识到二十四节气的规律呢？

　　事实上，中国传统历法中就蕴含了中国人对“天”追问的智慧：将节气物候写入历中，只要我们说出这个日子，就已道出这节气的天象地气、物候的特征。

　　上海交通大学教授、科技史专家江晓原指出，二十四节气中的大部分，说的并非太阳的运行情况，而是“物候”状况。早在中国先民们尚未学会通过观察恒星及行星的运动规律，以寻求天地万物变化规律的时候，就已经注意到身边周围动植物会随着时间的变化，有规律地生长与活动，而天气情况也会在一段较长的时间内周而复始。他们从这些有规律的变化中，总结出清明、雨水、惊蛰、大雪、霜降等称呼，并以此作为自己农业生产活动的时间坐标。

　　由于物候因冷暖变化而变化，总是与太阳周年运动有关，所以二十四节气是根据太阳在黄道上的周年视运动而推算出来的。

　　江晓原指出，“所谓太阳的周年运动，只是我们视觉上的一个感觉。人类居住在地球上，感觉不到大地的运动，却看到太阳在空中运动。一年中正好转一周。”天文学家将太阳的这种“运动”称为“视运动”，而“太阳绕地球运行”的轨道就是所谓的“黄道”。

　　黄道一圈为360度，如果以春分时（太阳直射点向北移动至赤道上时）太阳在黄道所处的位置为黄道0度，每隔15度取一个点，恰好可以得到24个点。这24个点所在的位置。从理论上说，就是二十四节气的位置。

　　每隔大约15天，太阳就转过15度（实际上是地球绕太阳转动了15度），就到了一个节气。古人称之为“平气”。

　　遗憾的是，太阳的周年运动并不是匀速的，也就是说，由于地球绕太阳运转的速度时快时慢，因此两个节气的间隔时间并不一定是15天，这就是太阳视运动的不均匀性。再加上一个回归年（从地球上看，太阳绕天球的黄道一周的时间）是365.242日，比一历法年略长。所以古代天文学家们发现，原来的“平气”处理并不能准确反映太阳周年运动，他们于是将天球黄道作24等分，太阳每行过一份之弧，即为一节气，因太阳运行并非匀速，所以每一节气的时间就参差不同，不再如“平气”时为常数，这便是“定气”。“古人对太阳运动的深入研究，在于精确推算和预报交食（尤其时日食）。古代历法中惟一与农业有关的部分也就是24节气的推求。”江晓原指出，太阳运动的基本规律，比较容易。它甚至可以通过早期“简陋”的天文观测得到，所以这一规律可以在各文明体系内各自独立生成。但太阳视运动的不均匀性却相对较难，因为这需要建立一个数学模型，描述太阳运动的具体情况。

　　尽管公元六世纪时，刘焯所编纂的《皇极历》中已经将太阳运动不均匀性考虑在内，但依然有一些证据显示，刘焯在编订《皇极历》时，参考了北魏时的天文学家清河张子信的观测结果。

　　但相当部分科学史研究者认为张子信的发现存在疑问。李约瑟指出，张子信的包括太阳运动的不均匀性在内的一系列成就，可能受到了印度—希腊天文学的影响。江晓原则认为，这些发现与塞琉古王朝时期的巴比伦数理天文学有着密切的关系。

　　事实上，描述太阳视运动不规律性的模型最早就出现在古希腊早期文明中。随后，巴比伦人经过长期观测，准确地描绘出太阳的视运动规律。

　　中国古代天文学家可能受到了巴比伦的数值工具的影响。

　　在《皇极历》以后，中国天文学在太阳运动理论方面进步非常迅速。一行就在其制订的著名历法《大衍历》中给出了颇为完善的太阳运动不均匀性改正表——日躔表。“《皇极历》等历书中出现的与巴比伦相似的诸现象，皆为此前中国天文学所未有。这使我们有理由推测：巴比伦的若干天文学知识很有可能在公元六世纪传入中国并被采纳到中国天文学的传统体系中去了。”江晓原指出，中国古代天文学和巴比伦古代天文学之间的具体关联还有待于进一步的证实。

　　问题3

　　农历为何丧失了活力？

　　答案 公历一年更接近回归年的长度，而农历主要承担的星占需求已经式微。

　　传统中国流传而来，与农业文明密切相关的农历，逐渐在工业社会的精密节奏中丧失了原有的活力。

　　现在，二十四节气曾在传统社会中所起的意义已变得极为微弱。摇摆不定的春节也曾引发要对春节改期的争议———前两年，这甚至一度引起了全民的大讨论。一些天文历法学家指出要将春节定位在立春这一天。事实上，这种呼吁一直持续之今。

　　在江晓原看来，这样的争论并非没有道理。

　　由于阴阳合历的特点，每年春节的日期都并不一定，这给社会生活带来许多麻烦。相较之下，如果能将春节的日期固定下来，就会方便许多。改期的提议者指出，节气中的立春每年与阳历的误差很小，因为两者都是根据太阳的运动来确定的，而且，从传统习俗来看，立春本身就有“一年起始”的意义在内，因此完全可以负载春节的文化意义。

　　江晓原同时指出，“这些人只考虑了历法本身的合理性，但没有考虑到改动一种历法给社会带来的成本。春节一直是中国传统文化的重要组成部分，很难用行政规定使之突然改变。”更何况，世界上没有尽善尽美的历法，各种历法都有不合理之处，即使是现在在全世界范围内较为通行的公历也是如此。

　　最初古埃及人创立了埃及太阳历，并在西方世界流行开来。

　　这一历法将一年定为365日。然而回归年的长度，比埃及太阳历的一年略长了一些。为了协调历法年与回归年的长度，公元前46年罗马统治者儒略·恺撒（Julius Caesar）对该历作了修改，制成儒略历。儒略历分一年为十二个月，平年365日；年份能被4整除的为闰年，共366日。这样，儒略历历年平均长度便是365.25日，同回归年长度365.2422日相差0.0078日。从实施儒略历开始到十六世纪末期，累差约为10日。

　　为了消除这个差数，教皇格里高利十三世决定，把儒略历1582年10月4日的次日定为10月15日，中间消去10天。他同时还修改了儒略历置闰法则：能被4除尽的年份仍然为闰年，但逢世纪年（如1600年、1700年……）时，则只有当其能被400除尽的才为闰年。这样一来，每400年中就只有97个闰年，比原来减少了3个。

　　这就使历年平均长度为365.2425日，更接近于回归年的长度。

　　被修改的儒略历也就称为格里高利历，亦称格里历。

　　格里历最初仅通行于天主教国家中，至上世纪初为世界各国普遍采用，所以又叫公历。该历法成为目前使用最普遍的历法的一个原因是其历法年与回归年较为接近，另一个重要原因则是该历未考虑月相，简单易行。

　　事实上，历法一旦结合月相，便变得极为复杂。那么，这样复杂的历法与古代中国农业生产的关系又如何呢？

　　事实上，即使在古代，结构复杂的农历与农业生产也并没有太大的关系。农历中结合了月相和太阳运动规律，并制订了极其复杂的置闰方法。可传统农历中的阴历部分参照对象只是月相。

　　新月、满月与否，与农时并无关系，因此无法据此指导农业生产。

　　江晓原进一步指出，我们今天讲到“历法”，脑子中就会想到一个月份牌。实际上传统社会的历法指的是数理与天文学。中国历代王朝陆续颁布过100多部历法。

　　但在其中任何一部历法中，与二十四节气有关的内容都只占有很小的比例。古代历法中更多的是描述太阳、月亮、金星、木星、水星、火星、土星这七个天体（七曜）的运动规律，“研究七大天体其实是为了星占学服务的。”古代中国的统治者们也就是因为这一点，将天文历法之学视为不能公开的秘密。

　　而在现代社会，传统历法丧失了其在星占学方面的独特意义，也必然会在效率至上的现代生活中日渐式微。

　　■延伸

　　浑天仪助阵阴阳协调

　　云座解决阴阳历协调的问题，要依靠精确的观测与计算。因此，“昼参日影，夜考极星”就成为中国古代天文历算家们的重要工作。这样的精确观测离不开精密的天文仪器。浑天仪就是中国古代天文历算家进行此类观测的重要仪器。

　　浑天仪的制造与使用可以追溯到汉武帝时代，最初的浑天仪由洛下闳制造。汉宣帝时耿寿昌再造浑天仪。到汉和帝时，贾逵则铸造了黄道铜仪。随后，浑天仪在张衡那儿得到继承和发展。元初四年（公元117年），张衡制造出著名的铜铸浑天仪。

　　浑天仪主体是几层均可运转的圆圈，最外层周长一丈四尺六寸。各层分别刻着内、外规，南、北极；黄、赤道，二十四节气，二十八列宿，还可以表现有“中”、“外”星辰和日、月、五纬等等天象。

　　现存放于北京古观象台的玑衡抚辰仪是中国历史上制造的最后一件大型古典天文仪器。

　　它实际上是一架简化的浑天仪。该器铸造于1744年，主要结构分六合、三辰和四游三个部分。在刻度上则完全采用了西方的分圆周为360度的六十进制，用角戳线分割法在每度之间用划对角线和平行圈的方法以细分内插格值，将度和分细分为1/ 60，分与分以下的小数则采用刻度盘上装配的游表精读。

　　其中的六合仪部分，去掉了地平环，仅留有两个环圈，即南北正立于坐标环架的子午环合与它相交的天常赤道环。子午环刻有周天360度，天常赤道环刻有时刻度分。三辰仪部分，则由游旋赤道环和二至双环构成，去掉了黄道双环和二分点到北极天的象限弧部分。四游仪部分则由已四游双环和窥管构成，并在窥管的一端装上了用以提高观测精度的十字丝。

　　用此仪观测天象时只要转动四游仪和窥管，当天体、十字丝中央及圆孔三者成一直线时，就可以直接在赤道圈和赤道经圈上读出天体的赤道经度和纬度了。

　　本专题感谢：

　　江晓原（上海交通大学教授）

　　王玉民（北京古观象台副研究员）

　　专题采写/本报记者 李健亚 本版 制图 刘月