天運—天球運動簡介(一)
《內經》所云「天運」(見圖1),是我們祖先在黃河中下游,以地球為參照物,觀測天球運動所總結出來的古天文學理論。
為時約3000年以前,由於以地球為參照物,把地球看作是居於天球的中心,這樣整個天球,即比之地球的擴大,其南北極相連的中心軸、赤道和黃道,無不一一與地球相對應。這就是中國古天文學的核心。以天極為中心的赤道坐標系的建立,是中國古天文學有別於西方古天文學的主要標誌之一。它至今仍為現代天文學所充分利用,並成為其不可缺少的極其重要的內容。
圖1中國古代天運圖
0 觀察者的位置
NESW 地平面
ZS Z'N 子午圈
EQWR 二十八宿天球赤道圈(或赤道平面)
r、Ω、C、L 春分、秋分、夏至、冬至點
X 北極星(或太乙)
CΩQ黃赤交角=23"27,即地球赤道與地球軌道交角
N、E、S、W 北、東、南、西
Z、Z' 天頂、天底
P'、P、Pe 天球南、北極、黃極
ZEZ1W 卯酉圈
rCΩL 太陽視遠動黃道圈(或黃道平面)
XAB 赤緯圈(或太乙日游圈)
SEQ地平赤道交角(據觀察者所在緯度不同而變化)
一、中國古天文學的幾個重要概念
1.觀測者與地平
中國古天文學的研究認為,觀測者是居於天球之中的。觀測者所在緯度之地平為地平。
(1)觀測者:我們的祖先作為天球運動的觀測者,認為天體呈球形,把發光的恆星看作是分布於空中圓頂上的一些可觀測的發光點。觀測者所在的位置O,是天球的中心,也可以看作是觀測著的跟睛,還可以看作是地球本身。
(2)觀測者所在的緯度:從觀測者直立姿勢看,其頭頂上接天頂之點Z點是可變的,隨觀測者所在緯度不同而變化。圖1 Z點位於赤道Q點與北極P點之間,約北緯36°處。相應於地,就是我們民族的文化搖籃——黃河中下游的緯度。如果觀測者位於北緯90°,則北極P點就是天頂Z,與天頂Z相對的Z'點是天底。與天頂天底相關的是子午圈ZSZ'N 和卯酉圈ZEZ'W。
(3)觀測者所在地平:取ZO直立位觀測時,與之垂直的平面ESWN便是其所在的地平。和Z點一樣,地平也隨觀測者所在緯度不同而不同。如果觀測者位於北緯90°,那麼,赤道圈便是地平。
2.北極、南極和中心軸
天球有南極北極和二者相連的中心軸。
(1)北極:天球北極位於P點,即所謂真天極,亦稱赤極。其最近的恆星X,便是北極星。北極星隨天球運轉而形成的小圓XAB,亦稱北辰或赤緯圈。這個赤緯的中心點才是真正的北極點,故曰真天極。但是,這個圓圈之內,空虛無物,卻又是一個具體的圓運動,這就是元氣。我們的祖先對這一發現,是極為重視的,認為它是萬事萬物生化的源泉。
AB兩點表示北極星橫截子午圈ZSZ'N 的中央。A為上中天,B為下中天。這對屮國古天文學十分重要,因為它在上下中天兩個時刻,都能觀察得到,可用以作為看不到赤道星座中天的指示星。假設天體不運,上述真極即有極,便成了無極。
(2)南極:南極位於P'點,由於P'點在地平的下前方,所以在天球運轉時,我們的祖先看不到它附近星座的運轉,所以南極對中國古天文學,沒有直接觀測意義。但對於南緯的國家如澳大利亞,則有直接觀測意義。
(3)中心軸:北極P點與南極P'點相連,便成了天球的中心軸PP'。它恰好通過天球中心,即觀測者的位置O,整個天球就是以這個中心軸POP'為軸心而不斷運轉著的,,且與黃道平面斜交66.5°。
3.赤道圈及其平面
通過觀測者位置O點,並垂直於中心軸POP',將天球切為兩個半球的平面,叫赤道平面。其圓周EQwR便是赤道圈。這個赤道圈及其平面是五行學說的基礎平面。
(1)赤道圈:赤道圈簡稱赤道,在天球為天赤道(在地球為地赤道,二者嚴格對應)。古赤道圈上,大致平均地分布著二十八宿,Q點對應張宿,R點對應虛宿。赤道圈與黃道圈相交於r點與Ω點,r點對應昴宿,Ω點對房宿。赤道圈與觀測者所在地平面NEsW交於E點與W點,為二十八宿東升西落之處,即其視運動在地平線上的兩個點。
(2)赤道平面:赤道圈EQwR及O點所形成的平面為赤道平面。在中國古天文學中,這個平面不僅僅是一個赤道平面,它代表著整個天球,是五行學說和後天文王八卦的基石,也是中醫五臟學說的基石。
4.黃極
天球黃極位於Pe點,屬北辰之內,真天極之旁,黃極也是空虛無物,是太陽繞天球視運動一周在天球上的中心點。這個中心點與觀測者O點相連,便是太陽視運動的中心軸。中心軸另一端通於南極P'左旁(圖1未予標出)。
這個黃極Pe是最重要的。因為赤極固然重要,但在天運中,赤極最終還得繞黃極轉圈,這是由於歲差所產生的結果。故黃極Pe便成了萬物生長靠太陽的核心。
5.黃道圈及其平面
以觀測者O點位置為中心,觀測太陽周日或周年視運動的圓周rCΩL ,叫黃道圈。亦即以地球為參照物時,太陽繞地球作圓周視運動的軌道。其平面是通過O點的平面,曰黃道平面。
這個黃道及其平面較赤道及其平面更為重要,它是陰陽學說的基礎,亦即三陰三陽六氣學說和先天伏羲八卦的基礎。
6.黃赤交角
黃道圈與赤道圈相交於r、Ω兩點所產生的交角為黃赤交角,計23?o。這個交角是產生二至(冬至、夏至)和二分(春分,秋分)的原因,也是我們祖先所創造的建立在黃道平面上的先天伏羲八卦為什麼要「豎起看」,後天文王八卦為什麼要「卧倒看」的原因。沒有黃赤相交,也就沒有天地合氣和陰陽五行,尤其是陰(暗)陽(光)二氣,便無從生化。
7.天球方位
天空空廓,首先要確定方位,才能對天球運動進行觀測。
(1)確定天球方位的依據有三,一為黃道圈「移光定位」,一為赤道圈恆星定位,三為地平定位。
①黃道圈「移光定位」:通過圭表對太陽視運動進行觀測,按「移光定位」原理,在黃道圈上,確定二至二分四點:夏至點C、冬至點L、秋分點Ω、春分點r。面對夏至點為「前南」,背向冬至點為「後北」,左側秋分點為「左東」,右側春分點為「右西」。
②赤道圈恆星定位:古人觀測天球運動時,發現並選擇二十八宿,大致平均分布在天球赤道之上,從而組成了赤道圈。
Q點為張宿所居,對應夏至點C為南;
R點為虛宿所居,對應冬至點L為北;
Ω點為房宿所居,對應秋分點(Ω本身)為東;
r點為昴宿所居,對應春分點(r本身)為西。
③地平定位;根據黃赤道方向,面南背北站立地平之上,則地平上,東E西W南S北N也就相應確定了。南方諸對應點和北方諸對應點無不一一落在子午圈上。東方諸對應點和西方諸對應點,亦大致落在卯酉圈上。
(2)前後、左右、上下的含義:前後、左右、上下,各為半個天球,都不止於一條線或一個平面之上。
①前後;即前南、後北,是以卯酉圈為界的兩個半球。前半為南,故夏至點居南,地平前方為南,天球中心軸的下極為南極,都稱之為南。後北亦然,但方向相反。
②左右:即左東右西,是以子午圈為界的兩個半球。則左側半球為東方,秋分點與地平東方居之;右側半球為西方,春分點與地平西方居之。
③上下,即以地平為界的兩個半球。則地平上半球為上,北極,夏至點、張宿居之。地平下半球為下,南極、冬至點、虛宿居之。
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