節氣與歷法：時間如風，星移斗轉

蕭耐園

二十四節氣是我國古代歷法的獨特創造。幾千年來，歷法中節氣的設置不僅對我國農牧業的發展起了重要作用，同時圍繞節氣也產生了許多民間節日和民俗活動，體現了我國博大精深的傳統文化。

二十四節氣是我國傳統歷法的重要組成部分。二十四節氣的名稱是根據地球在公轉軌道上位置所反映的寒暑變化并結合相應的氣象條件和自然現象（即物候）來命名的。其中春分、夏至、秋分、冬至，是季節的轉折點。在北半球，一年之內，春、秋分日晝夜等長，夏至日白晝最長，而冬至日則白晝最短。

最初的二十四節氣是把一回歸年的日數等分成24份，例如在漢代人們認定冬至在赤道斗宿21度，我國古代把全天分成365度，自此每經一節氣加一個平均值365/24=15度，即為各節氣太陽所在的赤道宿度值。這相當于從冬至以后每隔15.218日，為一個新的節氣。

西漢漢武帝元封七年（公元前104年）頒布了新制定的《太初歷》，首次把二十四節氣完整地引進歷法。《太初歷》用的是平氣法：從冬至開始，等間隔地依次相間安排各個節氣;每月有一個節氣，一個中氣，如立春為正月節氣，雨水為正月中氣。由于兩個節氣之間的時間大于一個朔望月的時間，所以可能出現一個月內只有一個節氣或一個中氣的情況。因而《太初歷》規定節氣可以在上月的下半月或本月的上半月出現，而中氣一定要在本月出現。如果遇到沒有中氣的月份，則定為上月的閏月。于是，從閏月以后的這月開始，將一直保持每月有一個節氣、一個中氣，直到兩年多以后再一次置閏。這種置閏原則一直沿用至今。

北齊張子信經20余年的精心觀測與潛心研究，在公元570年前后發現了太陽在天空中周年視運動的不均勻現象。地球在冬至后不久過近日點，在夏至后不久過遠日點。過近日點時運行速度最快，在冬至前后兩個節氣間的日期差要短于平均值，只有14天多，之后逐漸減慢;直至到達遠日點運行速度最慢，夏至前后兩個節氣間的日期差近16天，之后逐漸加快，所以他發現了各個節氣之間的時間間隔是不等長的。

隋仁壽四年（公元604年），劉焯在他編制的《皇極歷》中根據這種不均勻現象對二十四節氣的推算提出改革。他把太陽運動的軌道——黃道等分成24份，太陽移行到每一等分點時就是每一節氣的時刻，此法稱為定氣。他把太陽的運動看作等加速、等減速運動，用時間的二次函數擬合太陽運動。劉焯創立了二次差內插算法，并用這種算法計算太陽位置和定氣時刻。

元朝初年，郭守敬和王恂等人編制了《授時歷》。他們認為前人對于太陽運動的認識比較粗疏，太陽運行的度數不是時間的二次函數，而是三次函數，以三次差內插算法應用于太陽運行的計算。此外，郭守敬還創制了許多出色的天文儀器，其中最值得一提的是留存至今的登封測景（即“影”）臺。郭守敬通過實測獲得了許多精確的數據。《授時歷》所采用的一些數據在當時幾乎是最精確、最先進的。

（作者系南京大學天文系教授、中國科學院紫金山天文臺客座研究員）