博文
《时间之问》第4周C 节气为什么不只是某一天而是某一时刻呢？
|
接上节：为什么节气不仅仅是某一天，还是某个时刻呢？
学生低头想了想，忽然想起了什么，说道：“我还有一个问题，刚才我们看到清明不是一天，而是某个时刻。为什么节气不仅仅是某一天，而且还是某个时刻呢？”
“对，我们刚刚提到了这个问题，但是还没有讨论，现在我们来看一下这个问题吧。节气如果仅仅是用来指导耕作，那没必要精确到“分钟”，精确到“天”就够了。”
“是的。”
“但是节气本身还涉及到天文历法，是历法计算的重要部分，而历法必须准确。”
“为什么呢？“
“24节气把一年分成24份，我们看看这每一份是多少，好吧？”
地球绕太阳的轨道 - 太阳系其他行星轨道
“好的，首先一年不是刚好365天，而是多出5小时48分。对了，古人是怎么知道的呢？” （注：这里指回归年）
“的确，单单看一两年是无法知道一年的长度不是整数天。但是如果把时间长度拉长到百年以上，效果就很明显了。一年差了将近6个小时，也就是0.25天，那么100年就会相差25天，就将近一个月了。也就是说几乎差了两个节气那么久，一定对农业耕作产生了很大的影响。所以这种思考方法叫做“以著见微”，通过放大区间从而发现问题。”
“好的。那现在把一年等分24份看看两个节气之间的平均间隔。”学生拿出手机打开计算器程序，“一年是365天5小时48分46秒，也就是365.2422天，除以24就是15.218425天，也就是15天又5小时14分多。[参看附注1]”
“对，你会发现它不是一个整数，而是小数。也就是说两个节气之间的时间不仅仅是多少个整天，还包括额外的小时、分钟和秒。比如，如果冬至是十一月初一的子夜零时整，那么下一个节气“小雪”就不会是在十一月十六的零时，而是在十一月十六的白早上5点14分多一点。既然这个时刻不是子夜零点，所以必须计算出来。”
“可是为什么有必要去计算节气的时刻呢，需要那么精确吗？”
“就比方冬至时刻吧，冬至意味着一个拐点，意味着“阴”到达极限后，开始生出最初的一丝“阳”气，也就意味着旧的结束河新的开始，那么两个冬至时刻之间的差值就是一年的长度。所以必须精确计算出相邻两个冬至的时刻，相减之后才能精确计算出一年的长度。”
“我还有一个疑问，为什么是在冬至附近测量影长，而不是在夏至附近呢？”
“因为冬至影子长，容易测量。而且影子越长，相对误差越小。”
冬日的影子拉得很长
“那怎么计算冬至时刻呢？”
“这可说来话长了，需要长期的天文观测积累的数据，还要有耐心和缜密的推算，这是个很有意思的话题，我们以后一定会有机会再详细聊。”
“好的。我还有个问题。既然制定了节气，并且起了这么好听的名字，但中国地域这么广阔，气候变化这么大，耕种的作物也很不同，二十四节气能和农业生产对上吗？”
“没错，是不可能都依照同样时间表去耕作，也不可能按照同样的时间入冬、霜降。节气最初是依据黄河流域的气候特征来命名的，和黄河流域的物候特征基本吻合。因为那时的首都在黄河流域附近。到了其它地区就不一定对得上了。”
“那节气对于指导农业耕作还有很大意义吗？”
“我个人觉得重要的不是名字，而是背后的意义。别忘了节气是太阳年的一种时间刻度，把一年的轮回分成了24份，虽然刻度是固定死的，刻度的名字也是死的，但是别忘了人是活的，人们在每一个刻度上可以自由地赋予其不同的意义，并根据时间运行到某一节气来做相应的事情，这就达到目的了。”
“有点道理，还能举个例子吗？”
“你知道英语的九月叫September，可实际上sept这个词根的意思是七。”
“哦，是吗？”
“sept这个词在拉丁语系例如法语里的意思是7。”
“哦，原来如此。那十月呢？”
“十月叫October，实际上词根oct的意思是八，例如音乐的八度叫octave，章鱼叫octopus，因为有八只爪；同理十一月November，词根nov的意思是九，而十二月December，词根dec的意思是十，例如decade（十年）。”
“这么说，词根本身的意思和实际代表的月份序号之间差了2。”
“当然这是由于历史原因造成的，但是人们现在也习惯了，把第九个月叫做“七”月。但这并不影响人们的理解，我想节气也是类似的，即使“霜降”那天没有降下霜来，人们也不会嗔怪节气，节气本身的作用不是预报天气，而是它的天文历法意义。”
“嗯，明白了！”
“而且节气还有一种神奇的功能，我这里要说一下。你看节气这种关于时间的科学体系，居然深深融入我们的文化之中，成为我们生活中不可缺少的一部分。作为对比，牛顿三大定律和相对论也很厉害，可是你能想象出把它们融入日常生活中吗？”
“嗯，恐怕不会。”
“可是节气就做到了！它不仅仅用来指导农业耕作，反映物候、天象变化，而且二十四节气如此深入地融入了我们民族的血液之中，通过民间习俗一代一代流传下来。它渗透到我们的味蕾里，流淌在是世世代代相传的诗篇中，幻化在我们民族的节日里，印刻到一代又一代人在特定时间共同做一件事的共同经历里，变成了我们的集体回忆的最重要一部分。”
清明吃青团
“嗯，我深有体会，我和我的同学们来自天南地北，操着不同的方言，曾经居住地环境大相径庭，但是通过冬至吃饺子、清明祭祖、背诵着同一首“清明时节雨纷纷”、“蒹葭苍苍，白露为霜”却能够让我们拥有了共同的语言和聊天的话题。”
“对，正是节气和它背后的文化传统把你们联结在一起，节气变成了粘合剂。”
“所以有些时候我觉得有些迷惑，这24节气究竟是文化呢，还是科学？”
参考文献：
余世存，《时间之书 -- 余世存说二十四节气》， 中国友谊出版公司，2017-1-1. ISBN: 9787505739338
附注1：实际上由于地球公转轨道是椭圆形，地球距离太阳较近的地方运动得快，反之则慢，所以节气之间的间隔并不完全相等。这里采用的平均间隔只是一种近似。
未特别标注来源的图片都来自pixabay.
*****《时间之问》已由清华大学出版社2019.3出版 *****
https://blog.sciencenet.cn/blog-813107-1043836.html
上一篇：《时间之问》4A 二十四节气“申遗”成功，可它是阴历还是阳历？
下一篇：《时间之问》4D 水流云散各西东，二十四节气会成为明日黄花吗？
