节气计算误差

目前,农历术语的准确性是明末清初西方天文学的贡献。在过去的几千年里,在中国古代的天文体系中,太阴术语的准确性一直在提高,但有明显的不准确,无法消除,而且由于一些不为人知的原因,天文学家感到非常恼火和沮丧。我们的节气其实是根据太阳的运动来定义的。最典型的是春分和秋分,夏天的至日和冬天的至日,最容易识别,也最早形成。

这是我们了解太阳运动最重要的时候。当然,这些现象不仅仅是中国的节气,也是世界各国学习天文历法时必须掌握的知识。例如,中国农历非常重视冬季至日。在冬季的至日,太阳移动到遥远的南方,并开始返回北方。这其实是二十四节气中的第一个,是一个重要的时间基准。“冬季至日”是指太阳中午高度从最低点回到北方最高点的时间。我们现在知道,地球实际上是在椭圆轨道上绕太阳运行,这意味着它的速度是不均匀的。当然,椭圆轨道非常接近圆。如果没有非常精确的数学工具,这是很难实现的。

所以按照太阳运行轨道二十四节气的定义,很难准确把握。中国传统农历实际上是用一种近似的方法分成24等份,即一年365.2425天。从冬季至日开始,每天都是一个节气。当然,这是一种强制手段。起初,人们并不知道有一些错误。特别令人尴尬的是,尽管至日的冬季时间非常准确。其他节气的结果其实是有系统误差的,不符合它最初的定义(即产生这些误差的天文现象)。随着天文观测技术的进步,人们逐渐意识到误差的存在。但是在中国天文学传统历史的框架内,比如天是圆的,地是圆的宇宙模型,比如依靠数值计算的数学方法,代数代替几何,是没有办法处理这些错误的。

所以,虽然中国传统天文学家早就知道这些误差,但不知道如何更精确地计算。直到明末,在西方传教士的帮助下,徐光启几乎完全进入了西方天文学。最重要的人物之一是德国传教士唐。他帮助调整了中国天文学史上二十四节气的定义,将回归年的平均长度调整为太阳轨道长度的24等份——黄道长度。按照黄道坐标的经度,它是一个圆,360度被平均分成24份,每15度为一个节气。这是我们在科普书上,比如短信或者网站上经常看到的二十四节气的定义。