如何测量二十四节气的时刻?
“琯灰蔌蔌欲飞声,日到牵牛第几星。地底阳生人不觉,烧痕未冷已青青”。这是宋代大诗人杨万里的作品《晓炊黄竹庄》,其中“琯灰蔌蔌欲飞声”指的是古代的一种测试节气到来的实验。
《后汉书》中有候气实验的详细描述:建一所特殊的上圆下方、有三重墙的密室,所有漏风的缝隙都要抹实,所有的墙、天花板还要用厚布盖严,取12根律管,竖直埋在地下(律管是用竹管或金属管制成的定音器具),口与地面平齐,按高低顺序、依照十二辰的方位埋好。然后在管腔内填充葭莩灰——一种芦苇茎中的薄膜烧成的灰,管口用竹膜虚虚地盖住,然后就等候节气的到来。据说,到冬至日交节的时刻,其中长九寸的黄钟律管就有灰飞出来,冲得管口的竹膜飞出或浮动。每隔一个节气(这些节气有专名叫“中气”)的交节时刻,下一支律管就会有同样的现象发生,12个中气过完,12支律管也顺次飞一次灰。
“候气”实验虽然很少为现代人所知,但在古代,却是很深入人心的“常识”。古人认为季节、节气的变化会有“地气”的升降,地气甚至会像天然气那样涌出,在特定的交节时刻把律管中的灰冲得飞起来。
明中叶以后,由于西方科学的传入,候气实验开始遭到强烈质疑,理学家王廷相曾说:“气是无孔不入的,走进哪个管子也挡不住,怎么就拘于五到九寸之间?从上一根律管到下一根律管,怎么就走了一个多月?”他认为候气都是汉朝人“邹衍、京房的谬说”。后来,钦天监造假的事被披露,候气之说就更没人信了。
那么,用什么方法才能确定每年的节气呢?
南北朝时期,出了一位著名的大学者祖冲之,他用“圭表测影”的办法测算出冬至的时刻。
何为“圭表测影”?众所周知,冬至,对北半球来说,就是一年中白天最短的那天,人们只要测得每天中午太阳的高度角,最低的那天肯定就是冬至。可是太阳太耀眼,测起来有困难,所以人们很快就改为测中午太阳的影子,中午太阳的高度角最低,影子也就最长。
从祖冲之的妙招里,不难知道节气交接的时刻只是一瞬间,而不是我们平时想象的一天。如今,每年的节气都由南京紫金山天文台算出,其公布给公众的节气时间是精确到分钟的,如果有需要,可以将这个时刻精确到秒,甚至更小的时间计量单位。