天文學與農耕文明——中國古代天文學漫談（二）
中國古代天文學漫談（二）
#觀星以授時
古人爲什麼要觀星？爲什麼要爲星空劃分區域，命名星宿，並且觀測它們的活動呢？其目的無非有二：一是觀星以授農時；二是觀星以知禍福。
觀星以授農時
在數萬年以前，人類主要依靠狩獵和採集爲生。
遠古先民的生存條件惡劣。自然災害、毒蟲猛獸、季節變換等時刻威脅着他們，爲了能夠更好的生存，先民們開始逐羣而居，這就是部落的雛形。
圖源自網絡 ▲
在1.3萬年以前到1.1萬年前左右，地球遭受了一次猝不及防的氣象災害，在短短十年時間裡，平均氣溫驟降7~8℃。大量的物種遭受滅頂之災，尤其是高緯度的動植物，大面積的死亡。史稱——新仙女木事件。
但沒想到這一事件，卻間接促進了人類的進化。
因爲食物的短缺，一部分智人開始將植物的種子收集起來，並嘗試種植，由此開啓了農耕文明。
農耕文明 圖源自CC0授權攝影師 ▲
然而，生活在亞熱帶地區的居民們想要種植糧食，絕對不是一件容易的事。
這裡的氣候可不像熱帶雨林一樣全年高溫多雨，隨時都可以播種糧食。在季風氣候的影響之下，黃淮流域地區的雨熱週期規律，四季分明。實際上，一年中真正適合播種和適合收穫的時間非常有限，其實也就那麼短短几天。
圖源自CC0授權攝影師 ▲
如果播種過早，種子容易受凍害而喪失活力。
播種過晚，則會導致生長期縮短，產量下降。
錯過了這個黃金時間，這一年有可能就要絕收了。在非常漫長的一段時間裡，何時應該播種糧食，成了困擾人類進步的難題。
圖源自CC0授權攝影師 ▲
我國天文考古學家馮時曾這樣形容農業與時間的關係：一個對時間茫然無知的民族，絕不可能創造出燦爛的農耕文明。
測影紀時
爲了確立播種的時間和季節的週期，那個時代的先驅者們，都不約而同地想到了使用宇宙中的天體來作爲衡量的標準。
有一部分人選擇在白天望向熾熱的太陽。
他們立起一根石柱，用它的影子作爲參照物.
將抽象的光照強度化爲具象的長短。觀測正午時候的影長，通過影子的長度變化，確立了一年的時長以及夏至，冬至等時間節點，稱之爲圭表。
元代傑出天文學家郭守敬設計的河南登封觀星臺 圖源自百度百科 ▲
《周髀算經》裡有記載：“周髀長八尺，髀者，股也。髀者，表也。” 意思是說：八尺之表爲股，表影爲勾。八尺，大概一米七到一米八左右。
圭表測試示意圖 圖源自知乎 ▲
古人立表必先校正表的垂直，這使得他們早早認識到了直角三角形三邊的關係，並且以直立的表取於人的髀股而名“股”，晷影之長爲“勾”。
我們熟知的勾股定理就來源於此。
在圭表的基礎上，人們又發明了日晷。
赤道式日晷 圖源自百度百科 ▲
最常見的是赤道式日晷，赤道式日晷由一根晷針和一個刻有刻線的晷盤組成。針所指的方向是北極星的方向，而晷面與赤道平行。當太陽的方位變動時，晷針在晷盤的投影所指的方向也不一樣，所指的時刻就會有所不同。
當然，測影紀時其實已是後話。
在這之前，我們的祖先採取了更爲直觀的參考物。
他們首先是望向了浩瀚無垠的夜空，向頭頂上的星星尋求答案。
圖源自cc0攝影師 ▲
大火星 與燦爛的農耕文明
在無數次的觀察與記錄過後，
那些氏族部落中擡頭仰望星空的人，
竟然偶然間發現了一個足以改變人類進程的自然規律。
每當天氣逐漸轉暖，生機盎然的季節。
東方的天空中總是會按時升起來一顆紅色的亮星
掛在低空中熠熠生輝。
如果在這幾天種下水稻等農作物，
則大概率會獲得不錯的收成。
大火星 圖源自NASA中文網 ▲
因爲這顆亮星的顏色紅似火焰，
所以最開始也被人冠之以 “大火星” 的名字。
從此，
天上一閃一閃的星星
第一次與地上的農業生產有了聯繫。
天蠍座與油菜花田 圖源自公衆號星聯CSVA 攝影師：任健銘 ▲
古代天文學家通過大火星的出沒週期來制定的歷法，
被稱作 “火歷” 。
將大火星不同時間出現在天空中不同位置的規律作爲授時標準。
火歷把一年定爲360天，
四時四季，每季兩個月，一年8個月，每月45天。
每當大火星黃昏時見於東方地平線時，
即爲火歷的正月（大概是現在的農曆三月份左右），代表着農耕時節的開始。
農耕 圖源自包圖網 ▲
在封建社會它又被稱爲"龍星"、"商星"和“辰星”。
如此繁多的名字，足以見它在天文歷史上重要的位置。在各朝各代，皇帝甚至還會特意設置專門觀察它的官員，名叫“火正”。
火正官員示意圖 圖源自百度百科 ▲
在西方天文學中，它位於黃道十二宮中的天蠍座，被稱作“蠍子的心臟”
天蠍座示意圖 圖源自網絡 ▲
在中國古代天文學中，它是四象中東方蒼龍中的“龍心”，被稱作 “心宿二” 。
東宮蒼龍象 圖源自網絡 ▲
也是全天最亮紅超巨星之一的
天蠍座α星。
北斗七星
但是逐漸的，人們發現使用火歷來紀時非常的不準確。
首先天空那麼大，人眼觀測起來難免會產生較大的誤差。而且在有的時候大火星並不在晚上升上天空，萬一有什麼差錯，之前的努力就都白費了。
此時，迫切地需要一種新的歷法來精確時間。
時常掛在天空的北斗七星成了首選項。
北斗七星 圖源自網絡 ▲
《冠子•環流》中寫道：“斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”通過柄與北極星所成連線的方向來判斷季節。
現在我們使用“斗轉星移”來形容時光流逝，北斗七星，在最初便與時間有直接關係。
圖源自知乎 ▲
但使用北斗七星來紀時也只能是毛估，所以後來人們便發明了更加精確的日晷和圭表。通過晝測日影，夜觀極星，不僅創造出二十四節氣，後來還對週年（迴歸年）進行度量，甚至精確到了分鐘爲單位。
可能當時那些觀星的人也不會想到，這些最初只是被他們用來農業紀時的星星，會對後來的中國社會，以及我們的文化產生巨大的影響。
就如同那隻在南美洲扇動翅膀的蝴蝶，本是一次無心的舉動，卻給德克薩斯州帶來了一場山呼海嘯般的龍捲風.......
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俠客地理
文字整理：李馨宇
圖片來源於網絡
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參考資料：
1.《中國天文考古學》—— 馮時
2.《中國古代天文學思想》——陳美東