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冬奥会奖牌里蕴含着古老的天文知识

2021年12月28日
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  北京冬奥会金牌正面(左)与背面 新华社发(北京冬奥组委供图)

  随着北京冬奥会的脚步越来越近,本届冬奥会与冬残奥会的奖牌设计也吸引了许多人的目光。据设计团队介绍,奖牌正面纹样源于传统弦纹玉璧,而背面镶刻的同心圆环及24个点则取意古代天文图,既象征着浩瀚星空,又象征着冬奥运动员们如群星璀璨。

  那么,奖牌背面究竟取自哪张古代天文图,里面又蕴含了哪些精彩有趣的中国古代天文学知识呢?

  设计团队透露,奖牌的设计灵感来自《周脾算经》中的“七衡六间图”,该图主要用来描述太阳周年视运动规律和节气变化间的关系,同时揭示了天文与历法之间的渊源。与奖牌上的5个圆不同,“七衡六间图”上有7个间隔等分的同心圆,每一圆为一“衡”,衡与衡之间称为“间”,每一衡表示一年内太阳在不同时期的运行轨道。

  七衡图上,半径最大的最外圈为外衡,此时太阳轨道离观测点最远,表示冬至,天较冷。半径最小的最内圈为内衡,此时太阳轨道离观测点最近,表示夏至,天较热。从冬至到夏至,中间的5衡分别代表大寒、雨水、春分、谷雨、小满这5个节气时的太阳轨道圆。而从夏至到冬至,中间的5衡则分别代表大暑、小暑、秋分、霜降、小雪的太阳轨道圆。从外衡到内衡,再从内衡回到外衡,两个阶段各12等分,加在一起就是二十四节气。

  你也许会想,七衡图难道是古人在缺乏现代天文学知识的情况下,单纯依据温度差异对太阳远近做出的“粗暴”划分吗?答案并非如此。

  原因在于七衡图并不是平面同心圆,而是球面上平行着的同轴圆,这根轴贯穿北天极,也就是地球自转的地轴。古人在构建宇宙观时,并不知道昼夜更迭和四季变化是由地球自转和公转引起的。他们假想了一个与地球同心同轴、半径无限大的天球。日月星辰全部位于球面上,以北天极为中心自东向西旋转,如古文所言:“极星不移而众星拱之”。

  由此可见,七衡图并不是在平面上机械地等分日高,而是刻画了太阳一年中沿着球面在不同衡之间移动的轨迹。同时在视运动中,太阳每天还要围绕极轴旋转一周,于是有了昼夜之分。如果将太阳一年内在不同衡之间运动的视路径连线,就形成了太阳在天球上旋转的“黄道”。西方将黄道带上群星划分为十二星座,中国古代则命名为二十八宿。它们围绕着北极星,日复一日东升西落。

  将黄道24等分,太阳每经过一份弧为一节气。因为太阳运行并非匀速,每一节气的跨度就不必然相等。同时,“七衡六间”与地球上的五带划分存在着对应关系,中衡对应于赤道,内衡、外衡分别对应北回归线、南回归线。

  二十四节气是我国古代农学领域的一大创造,几千年来对指示物候时令、指导农耕生产起到了重要作用。西汉天文学家落下闳测定二十四节气的日期,并将其编入《太初历》。他规定偶数项的节气如雨水、春分、谷雨一定要在当月出现,否则要定这个月为上月的闰月,这种置闰原则一直沿用至今。

  ◎刘会中

编辑:gengyao
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