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《坤舆万国全图》中里南北极的日影现象

 美学中医 2020-05-21

我们还可以看到,《坤舆万国全图》的绘制都离不开圭表,而圭表可以“辩方正位”!

所以,我们可以通过这个地图得知以下信息:

南北极处写着:

“极南地界”:“自66度30分至90度一带天下立表每岁间 日影周圆常到”,这里说的是南极的“极昼”现象;

“地北极界”:“自90度至66度30分一带天下立表每岁间 日影周圆常到”,这里说的是北极的“极昼”现象!

同时,还能知道南北极无法知道东西南北四个方向!

我们古人也很早就知道地球“南北极”“正南北也。极下不生万物”,《周髀算经》中就说到:

“以日始出。立表而识其晷。日入复识其晷。晷之两端相直者。正东西也。中折之。指表者。正南北也。极下不生万物。何以知之。

冬至之日。去夏至十一万九千里。万物尽死。夏至之日。去北极十一万九千里。是以知极下不生万物。北极左右。夏有不释之冰。”

这与现在研究所知的情况差不多,只是更详细了而已!

当南极出现极昼的时候,北极就出现极夜,反之亦然。

北极圈极昼、南极圈极夜出现在北半球夏季。

北极圈极夜、南极圈极昼出现在北半球冬季。

北极圈极昼、南极圈极夜出现在南半球冬季。

北极圈极夜、南极圈极昼出现在南半球夏季。

《坤舆万国全图》是南极端处出现“极昼”,所以在北极是极夜,对应为“北极圈极夜、南极圈极昼出现在南半球夏季”;北极端处出现“极昼”,所以在南极是极夜,对应为“北极圈极昼、南极圈极夜出现在北半球夏季”。

所以,《坤舆万国全图》要测得南北极端都出现“极昼”的情况,需要在北半球夏季时去北极圈测“极昼”,南半球夏季时去南极圈测“极昼”,

为什么不测“极夜”?

因为圭表是测日影的,需要太阳光照射才能有影子,“极夜”就看不到太阳了呀!所以,只能在南北极圈都处于夏季的时候,才能有太阳光照射,此时才能利用圭表测影获得数据!

另外,白夜现象也与极昼极夜现象相关。白夜既可以出现在极圈内,也可以发生在极圈外,高纬地区一年中有两类白夜,一类发生在夏半年,一类发生在冬半年。

何时南北半球才会出现夏季呢?

春分过后,北极附近就会出现极昼,此后极昼范围越来越大;至夏至日达到最大,边界到达北极圈;夏至日过后,北极附近极昼范围逐渐缩小,至秋分日缩至0;秋分过后,南极附近出现极昼,此后南极附近的极昼范围越来越大;至冬至日达到最大,边界到达南极圈;冬至日过后,南极附近极昼范围逐渐缩小,至春分日缩至0。

以上说明,我们中国的地理位置纬度适中,处于南北温带看到的则是“春秋分、东夏至”的二分二至,在南北极端处,却是“极夜极昼”。(在中国用圭表侧日影时,就会出现“日照杆影太极图”)

对于北极来说,“极昼”是从春分到夏至到达最大范围;“极夜”是从秋分到冬至达到最大范围;

对于南极来说,“极昼”是从秋分到冬至到达最大范围;“极夜”是从冬至到春分到达最大范围。

所以,如果从中国出发去南北极端处的话,以中国二十四节气时间来说,北极至少要在夏至日前到达(北半球夏季),南极至少要在冬至日前到达(南半球夏季),才能分别测得“极昼”现象!

图 圭表(定表+游表)原理示意图

极昼和极夜是只有在南、北极圈内才能看到的一种奇特的自然现象。当出现极昼时,在一天 24小时内,太阳总是挂在天空;而当出现极夜时,则在一天24小时内见不到太阳的踪迹,四周一片漆黑。

产生这种现象的原因是:地球环绕太阳旋转(公转)的轨道是一个椭圆,太阳位于这个椭圆的焦点上。由于地球总是侧着身子环绕太阳旋转,即地球自转轴与公转平面之间有一个66°33′的夹角,而且这个夹角在地球运行过程中是不变的。

因为,地球赤道面与自转轴相交刚好为90°,减去黄赤交角的23°26′,则地球自转轴与公转平面之间为66°34′的夹角,所以《坤舆万国全图》才在66度30分开始测南北极的“极昼”,与现代计算相差不了多少,说明明朝的计算已经相当先进准确了!

而极圈边界处66°34′,正是白夜现象和极昼现象的交换处。

“白夜”现象:由于地轴偏斜和地球自转、公转的关系,在高纬度地区,有时出现的黄昏还没有过去就呈现黎明的现象。出现白夜的地区从纬度48°34′起,纬度越高白夜出现的时期越长,天空也越亮。到了北极圈(66°34′)以后,就成为极昼。

这就造成了地球上的阳光直射点并不是固定不动,而是南北移动的。在一年中的春分和秋分,太阳光直射在赤道上,这时地球上各地昼夜长短都相等。

春分以后,阳光直射点逐渐向北移动,这时,极昼和极夜分别在北极和南极同时出现。

直到夏至日时,太阳光直射在北回归线上,整个北极圈内都能看到极昼现象;而整个南极圈内都能看到极夜现象。

到冬至日时,太阳光直射在南回归线上,这时整个南极圈内都能看到极昼现象,而整个北极圈内都能看到极夜现象。

所以,如果有人怀疑中国的二十四节气,就请仔细想一想南北极的“极昼极夜”每年都会如期而至,又有什么理由会觉得24节气不准确呢?!

二十四节气是顺应天时而至呀!

【详细内容,请看下篇系列文章《节气、“昼夜”与“阴阳”、日出日落日影方位》】

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北半球:

“自63度30分至23度30分一带天下立表每岁间 日影西北东三面俱到”,(北亚墨利加处于此地带)可知此处无法得知方向“南”!

“自63度30分至23度30分一带天下立表每岁间 日影西北东三面俱到”(欧罗巴处于此地带),可知此处无法得知方向“南”!

这两块大陆部分都靠近北极方向,测日影范围属于北极圈边界,恰好属于特殊现象,而不能知方向“南”!

这是为什么呢?

在日出前叫“晨光”,日落后叫“昏影”。一般以太阳中心在地平线下18º为天文晨光和昏影的界限。也就是说只有当太阳中心位于地平线下18º,天空才会进入真正的黑夜。

早晨,太阳还未升上地平线之前,人们就已感到天亮了;傍晚,太阳虽已落入地平线以下很久,但天空仍是久久黑不下来——这种日出前和日落后天空发亮的现象,我们称之为“晨昏朦影”。

如果日落以后到次日日出以前太阳都不低于地平线下18º,就会发生白夜——整个夜晚天空都会呈现出黄昏或黎明的景色。

所以,在较高纬度地区,当子夜零点,太阳光在地平线下的角度小于或等于18º时,黄昏和黎明便连在一起,便形成奇特的“白夜”现象。

白夜奇景出现在纬度48.5º以上的高纬度地区。极昼是出现在极圈范围内的一种“太阳终日不落”的现象;极夜则相反,是出现在极圈范围内的一种“终日不见太阳”的现象。白夜与极昼、极夜三者之间存在着一定的区别与联系。

欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上,也就容易出现“白夜”现象,太阳不能作为指示方向的标志,这样就不易辨别方向。而在中国古代确定方向的方法,一般是白天看太阳,先定东西,再定南北;晚上看北极星,先定南北,再定东西。

白夜现象是特殊现象,这样就导致难以通过太阳分辨方向,即便可以用圭表测日影,那也只能测出三个方向。如此,圭表只能出现在北回归线以北到白夜现象出现的边界处,即大约在北纬23度26分(可估算为23.5度)——纬度48.5º以下的范围内,如果考虑考虑太阳视半径、大气折光差、视差等因素的影响,范围会更小的了。

纬度越高,白夜时间越长,极昼时,白夜天空越亮,极夜时,天空越暗,更不可能知道节气变化了,也就不可能知道一年四季变化,也不利于知道方向。

以中纬度来看处于二十四节气时,纬度越高,尤其是二分二至期间,高纬度越处于白夜时间,白夜时间还越长,更不利于圭表测二十四节气。

古代通过“白天看太阳,夜晚看星星”来指引方向,西方所处高纬度地区,会出现白夜、乃至极昼现象,这样就白天看不了太阳,晚上看不了星星,指引不了方向了。

由于经线指示南北方向,所以,欧洲和美洲的位置都不能确定经度,也无法得知经度了!自然不存在徐光启、利玛窦等人所宣称的西方“传入”经纬度概念,因为欧洲不可能知道“南”,自然不会有“经度”的产生!

而西方说伽利略曾经请教可以制作罗盘、星盘、四分仪和其他航海的科学技师,西方如何在没有天文台、本初子午线,没有测量方向仪器的时候,知道经度的呢?!

没有测量方向的仪器,恐怕西方连它们只能测到“西、北、东”三个方向的事情都不会知道!因为它们不可能知道东、南、西、北四个方向!

所以,不定东西,无以定南北;不定南北,无以定东西啊!西方才是不可能产生“经度”概念的地方,才是从中国输入“经纬度”概念的地方!

【详细内容,请看下篇系列文章《节气、“昼夜”与“阴阳”、日出日落日影方位》】

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