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度量光阴,古人靠影子帮忙

    发布日期:2018-11-22

光谱志

定之方中,作于楚宫。 揆之以日,作于楚室。

——《国风·鄘风·定之方中》

袅袅年光,冉冉岁暮。日影寸寸挪移,春秋悠悠代序。时空是宇宙间推搡事物更叠前进的无形之手,执掌着万物荣枯的命数。在古代,人们日出而作、日落而息,看天晓时、划定寒暑不仅与日常生活息息相关,也牵涉着农事指导的方方面面,“授时”有着不言而喻的重要性。

《诗经·国风》中有“揆之以日,作于楚室”之语,“揆”指的是“测度”,记载了先民们用测度日影的方式定方位、造宅邸。除了定方位外,测度日影还有另一大功用,那就是计时。

我国创制的最古老计时器具来源于天文学。在科技水平远欠发达的几千年前,先民们对“时间”这种抽象之物的感知尚停留在太阳东升西落、昼夜更替、寒暑变换上,怎么表征、度量、划定这个看不见摸不着的事物,着实耐人琢磨。早在公元前20世纪陶寺遗址时期,勤劳智慧的先民们注意到一天之内“影子打转”的现象:太阳照射到物体上,地面会映现影子,且日影长短和方向在有规律变化着,于是发明了古代天文仪器——圭表。

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黄河坛日晷位于宁夏吴忠市黄河坛景区内,2018年7月底见证了月全食全过程。陆虎摄

圭表由“圭”和“表”两部分组成,通过测定正午的日影长度来确定节令和回归年。操作方式简言之就是“立杆测影”,在平地上直立一根杆子或石柱,称为表;正南正北方向平放刻板,称为圭。由于太阳直射点的回归挪移,直立物体的影长也呈回归变化。在北半球,冬至影长最长,夏至影长最短。根据表在圭上投影的长度和方位,能推算出日中时刻、时令节气以及回归年长度的粗略值。圭因而与测度土地的臬并用,代表事物的标尺准则,这即是“奉为圭臬”一词的起源。

年岁和节气层面的授时渐渐跟不上人们的生产生活需要,朝夕昼夜需要进一步度量。3000多年前的周朝,古代汉族科学家们在圭表的基础上发明了日晷。

日晷本义表示太阳的影子。日晷与圭表原理基本一致,即利用日影测时。明末“科普读物”《幼学琼林》中,“夏至天时渐短,冬至日晷初长”说的就是日晷在回归年度量上的标尺作用,但日晷的度量内容更侧重于一日之内不同时刻的划分。日晷通常由两部分构成:铜制晷针和石盘晷面。按晷面摆放角度通常分为地平式、赤道式、垂直式等。其中赤道式日晷又称斜晷,是我国古代最常见最经典的一款天文测时仪器,北京故宫博物院太和殿前的日晷便属于赤道日晷。

地球自转一圈,太阳东升西落,日晷针影便顺着阳光打转一圈,晷针在晷面上移动一寸,即为“一寸光阴”。斜晷的晷面均分为12块,代表子时(23时至次日1时)、丑时(1时至3时)、寅时、卯时等12个时辰。斜晷须坐南朝北(在北半球),晷面倾斜放置(与赤道面一致),晷针指向北极星方向(与地轴一致),这样能保证一天之内日影在晷面上均匀挪移,从而更方便、更准确地读取时刻。书籍影视中的“常客”——午时三刻指的是12时45分。由于太阳直射点在南北回归线之间移动,春分至秋分从斜晷晷盘上面读数,秋分至春分从斜晷晷盘下面读数。

就这样,悄然而逝的时间被表征为日影在晷盘刻度上周而复始地寸寸移动。欢娱未了日晷短,铜壶漏报日相催。

晷针挪移间,白驹过隙,一梦浮生。

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清华大学日晷至今已经历近百年风霜洗礼。夜半万籁俱寂,唯有日晷默默注视礼堂上空的星光流转。毛子卿摄

编辑:林观夏
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