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二、阜阳天文盘
阜阳漆器天文盘具拥有划时代意义。阜阳市双古堆汉初汝阴侯墓出土了五件关乎天文星象的漆器:双杆圭表、28宿365孔星盘、赤道面支架、28宿栻盘、太乙九宫栻盘。其中,双杆圭表、28宿盘、赤道面支架,是观测星空的仪器;28宿栻盘,是从古司南盘发展而来的礼器月钟;太乙九宫栻盘,是模拟周岁天行之道的占算用具。这三类器具集中出现,典型地反映了中国古代观星授时及其器具从科学向迷信蜕变的过程。(图27/28/29图30/31)
1、阜阳圭表和28宿盘是古代天文望远镜
阜阳圭表和28宿盘,结合起来运用,可以观测经纬度,具有现代天文望远镜的初步功能。遗憾的是,至今“养在深闺人未识”。
漆器圭表是复制件。原物68×6.2厘米,中间有铰链可叠收。此件的识别得益于中国科学技术大学石云里:“那件'不知名漆器’……两个立耳各有一个孔,像是用来瞄准的东西”,它“可以指示春分、夏至、秋分、冬至四个节气”。(图32)
漆器28宿盘,原件较完好。原物直径为23厘米。它是一大一小、上下重叠、绕心旋转的圆盘,下盘刻有28星宿名及其距度,上盘居中是北斗七星,外沿开365孔,是分周天为365度(取自365天)。28宿盘的盘架,27.5×16.5×3.9厘米,支架倾斜度对应当地赤道面。28星盘及其支架,尺寸正好配套,安放在一起,就成了当地赤道面28宿星盘。(图33/34)
问题并不这么简单。28宿星盘是两层,内层中间是北斗七星、周边365孔。365孔标志分星空为365度,一天一度。那么,双杆圭表、365孔28宿盘、当地赤道平面支架,能做什么用?
其一,圭晷之用。古代测日影,有圭和晷,都是立杆测影。(图35/36图37/38)晷测周日的晨昏日影变化,故曰“日晷”,其投影是圆移动,表盘是赤道平面,盘面刻度体现了白昼的具体时点。圭表,竖杆为表,影尺为圭。圭表测周年各个正午时点的日影长短变化,投影极点是线移动;圭尺是大地平面,正南北向。圭尺周年投影点,最长处为冬至日,最短处为夏至日,这两个时点准确无误;春分、秋分也可基本准确;其它20个节气,则是用插入法。今天定气采用24分黄道夹角。
圭表测影是测长度,故圭表越大,测量精度越高。古代圭表多取表高8尺。元代郭守敬在登封造观星台,表高36尺,架横梁形成空洞,达40余尺。明代万历年邢云路制60尺高表,清代取表10尺。《周礼》载圭长为1尺5寸,是“八尺圭表”的1/10。1965年江苏征仪石碑村东汉墓出土铜圭表,圭边刻有尺寸,表可折叠于圭中,圭长34.5厘米(汉制1.5尺),表高19.2厘米(汉制8寸)。这种袖珍圭表,既是实用器,又是礼器——对天道的敬畏。
其二,定位之用。单杆圭表只能测日影。(图39)双杆圭表,反过来用,就成为定位仪。(图40)“圭表”用作定位仪必需双杆,双杆才能实现“三点一线”。定位仪,用来测量星空,可以测量天空经度线的变化,从而知道有岁差。圭表,通过日影长短能够确定分至点,同一地点同一时点测量每年的分至经线,就能知道回归年的长度。(图41)格里历(四年一闰,整百不闰),直至1582年10月15日星期五,强行删除10日(1582年是255天),才基本解决问题,但仍有26秒之差。定位仪加上赤道仪架,就可以测出“去极度”。极,北极。阜阳双杆圭表,是两个圭表折叠,68厘米,是取双倍长。圭表用高低双杆,用于定位,一般用来定位高处之物。圭表用等高双杆,平置可定地面物,还可当水平测量仪(加上水平仪)。斜置可观测天星。阜阳圭表是双杆,上面还有“用来瞄准”的孔,作为定位仪,显然可两用:既可地平定位,又可星空定位。
其三,经纬之用。赤道定位仪加上360度圆盘,就是赤道经纬定位仪。阜阳漆器恰恰有北斗星365孔盘和28宿盘的复合盘!这是取周天365度,汉代浑仪取天周365.25度,黄赤23.25度。
阜阳365度28宿盘,结合赤道架和双杆圭表,综合运用,其观测原理与现代天文望远镜别无二致。(图42/43/44)将圭表安放在可以旋转的28宿和365孔北斗重叠的天盘上,就可以对四季变换的星空进行测定。阜阳星盘是双层同轴,下盘28宿带宿度,上盘北斗七星带365孔度。北斗七星和28宿的位置关系,即斗柄东指亢宿,是不变的。(图45)为什么要分开?旋转之用,北斗星、28宿成为旋转之中的星空刻度定位。28宿盘作定盘,定位天方位,北斗盘作动盘,定视动天方位,就可以知道,北斗从天方位(斗柄指亢)到视动天方位经历了多少度(即多少天),如果动盘上面带动定位圭表,随北斗动盘旋移进行天星定位,就可以十分精准到全年365天的每一天。
所以,阜阳星空盘用28宿及宿度标记,并有北斗七星带360孔度,还可以同轴旋转,再垫上赤道面支架,加上双杆圭表,就是一架手动的天文观测望远镜!然后,赤道支架改为活动的纬度盘,增加北极定位盘同时与去极度盘配合,也就成了不折不扣的天文望远镜,元代文学家郭守敬的简仪就是这个原理。(图46/47)这就是一架天文测量望远镜了。现代天文望远镜,不过是光学镜片放大,观察得更远;电子仪器,知道更精确。
中国古代,浑仪始于汉代落下闳;唐代李淳风设计了浑天黄道仪;元代郭守敬的简仪被毁,现存最早的浑天仪再造于明朝,陈列在南京紫金山天文台。
“夜考极星”的观测,与“昼测日影”结合,就能准确知道回归年的起始日,因为冬至日、夏至日可以十分精准。
今天,我们知道,分周天为365度就有误差,回归年是365天多5小时48分46秒,恒星年是365日6时9分9.5秒,比回归年多了约20分24秒。这必然产生累积误差,所以需要调整。进行精准的调整,古人需要测量昏中星的位置变化,尤其冬至日、夏至日昏中星的位置变化。因为冬至日夏至日,是古人最容易获得的标准时点。星空背景是不变的,要变的是年岁的尺度。即每年的起始时点,需要相应变化。这就是年岁的置闰,还有岁差。发现岁差,中国是虞喜(281-356),西方归功于喜帕恰斯(公元前190-前120)。今人能够利用天文望远镜对恒星进行精准定位,所以计时钟表已精确到秒,历法已精确到“闰秒”。然而,始于圭表观天测地的这条路,其基本原理始终没有变。中国至迟在汉代之前,就完成了“天圆地方”理念到器具的蝶变。
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