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漫谈真太阳时 一

                                             漫谈真太阳时

                                                  

 (本文来自网络)

   在研究古人资料的时候,我们需要计算真太阳时。
  网上一开始的时候,并没有真太阳时的计算的方法,后来在各个网站上逐渐有了计算真太阳时的方法,绝大多数采用查表的方法。
  在论坛上,当说到真太阳时的时候,仍然经常可以见到诸如此类的讨论:
  “什么真太阳时,中国古人知道有真太阳时吗?”痛快淋漓的反问。
  回答是:“反问的太好了!中国古人一定用的是北京时间。”
  这一类的讨论有时会慷概激昂,还会跟随着好多喝彩的,令人解颐,很是幽默。
  
  古人不是猿人也不是白痴。由于累积效应,今天的财富与知识增长虽然是显而易见的,但并没有充分的证据可以证明汉朝的智商与现代的智商存在巨大的差异。
  圭表、日晷、水运仪象、漏刻、时辰香等都是古人用来计时的工具,这些计时的工具在钟表未发明前是先进的。尤其是对漏刻的聪明的改进,用几个盛水器来解决,水头高滴水快,水头低滴水慢的问题,使漏刻的精度大为提高,是一个很巧妙的解决问题的方法。
  
  日晷与漏刻,正好是一阴一阳的计时方法,一个依靠太阳来计时,一个依靠水力来计时;一个法天,一个法地;一个以12为度,一个用百刻;一个用圆周,一个用长度。这两种计时方法恰好是一对完整的天地配合。
  
  日晷不说,那么利用滴水来计时的漏刻精度怎么样呢?
  到宋朝的时候,漏刻计时的精度在沈括那里,达到一日计时小于10——20秒误差的水平。
  钟表最重要的一个精思巧构的部件“擒纵器”,却是中国人发明的。同样是宋朝人苏颂发明的水运仪象台,配置了“天关”(擒纵器),使得计时的精度更加提高,据说计时精度可以达到每天一秒的误差。
  说到“擒纵器”,我们东方的传统,人们往往愿意谈论高深的思想,对于技术上的精思巧构就有些轻视了。“擒纵器”的发明真是一个最巧妙的构思,他已经脱离了机器冰冷的躯壳,完全是一种妙动的灵思。
  “擒纵”就是有拿有放,收放有度,就是控制。
  小时候,玩过一种自制的玩具,就是一个轮车,然后在轴上缠绕上橡皮筋,用手旋转把橡皮筋缠紧,猛一放手,这个轮车就会在橡皮筋的动力下往前走。只是这个车跑得太快,很短的时间就把橡皮筋的能量释放掉了,不是很有趣。于是只好在轴上作文章,用蜡来增添他的阻力,让橡皮筋慢慢来开脱,于是这个轮车就可以慢慢地多走一段时间。这就是“擒纵器”的雏形。
  世界上只要是相对均匀运动着的物体,速度在人的可感知范围内,都可以用来计时。
  世界上只要可以诸存能量的物体,不管是水,不管是电,不管是发条,不管是重力,都可以用来作计时器的动力。都可以作成人类可以自由开关的计时器。
  但这里边有一个很大的问题,就是均匀释放的问题,也就是如何擒纵的问题,用现在的话来讲,就是如何控制的问题。这个问题的焦点,我们的先人很清楚,而且解决的很好。
  以刻漏为例,不断在演进。是靠上面水桶(漏壶)的水滴到下面的桶中(箭壶),然后下面的桶里浮着一个标尺(箭),由标尺高度变化,观察时间间隔。
  为了使滴水均匀,用了四个壶,“天池”“平水”“万分”“收水”,这里边最精巧的构思,就是“平水”,把多余的水流溢出去,使水流保持一个平面,这是一个水力的擒纵原理。不要小看这一个简单的发明,能发明这样装置的思路,再往前走就是“擒纵器”。
  历史是有逻辑的,科技史也是这样。沿着一条线穿下去,都是自然而然的事情。
  苏颂发明了“擒纵器”,这是一个天才的发明,但是这还是中国思想在技术上的一个表现。
  现在你打开任何一种机械性计时器,最简单的与最复杂的在一点上都相同的,那就是都要有“擒纵器”。有了这个东西,橡皮筋也罢,发条也罢,弹簧也罢,重力铅锤也罢,水力也罢,通过几个齿轮,精粗或许有别,但都能变成钟表。
  “擒纵器”这个冰冷的机械,注释了“至易至简”“相反相成”“因势利导”的哲理,中国人发明它,是必然的。
  
  说远了,再说真太阳时。
  太阳计时,这个最自然不过。
  立一根竿子,头一天影最长的时刻,到第二天日影最长的时刻,为一日。太阳移动一定距离,日寸为时。所谓“如日中天”,就是太阳经过中天。
  圭表之后的赤道式日晷,更象现在的一个钟面,上面刻了时辰,太阳从升到落,影子在上面就象指针,清楚地指向时辰。这就是真太阳时。
  
  那漏刻是独立的计时系统,既然漏刻这么精准,已具备了连续计时的能力,那古人的时间究竟用的是什么时间呢?
  漏刻再精准也不能不校对时间,漏刻的时间也是有起点的。古人以什么来校对漏刻呢?
  当时在钟鼓楼上管理刻漏的小吏,是听不到那一声:“刚才最后一响,是北京时间……”他只能按照城楼上的日晷或者圭表来较准时间。(用日晷或圭表较正时间是有历史记载的。)所以当时的时间标准,都是以太阳为准,以当地的太阳为准,这就是我们今天所说的真太阳时,当然古人并没有这么称呼。
  古人的计时系统完全是按照当地的太阳运动来确定的,用的是我们今天称为的真太阳时,这是确定无疑的。
  
  那么术数上用的是什么时间呢?
  当然不可能是北京时间,也不可能是统一在当时都城的时间,因为即使有人想统一用都城的时间,很简单,按当时的条件,没有校对时间的传播媒体。(当然可以用天体的位置差校对,但即使抛开计算的精度问题,其它方面可操作性几乎为零。)
  宋朝以前,术数家与天文历算家基本上是一个专业,人员也差不多就是那些人。
  以有史可考的历史较长的六壬来讲,六壬式盘,就其本质来讲,就是浑天仪的简化版与平面版。也可以看作一个赤道式日晷的翻版。
  故而从六壬立式的原理来讲,是与真太阳时配套的。如用平太阳时勉强还有些讲法,如用北京时间,那就会变成120经圈附近的天象,使远离这个经圈的天地盘的关系完全错位。
  
  那么古人对时间的精度怎么样呢?
  前面讲了国家研究机构对于时间的精度。那么普通人获知时间的精度又是如何呢?
  古代的城市、寺庙、军事驻地都设有专门报时的机构。在城市是钟鼓楼,按一定的时间报时,晚上还要打更。作为这些地方的居民来讲,获知一定准确的时间并不是太困难的。一些村镇也设有日晷与刻漏,在一些农忙、祭祀、社火、集会活动期间也有报时服务。
  就个体来讲,也可以有一些计时的方法。观日、观星、点香、灯油、观动物乃至日晷,再讲究一些的的人家也有日晷刻漏。只不过刻漏的形制与规模要小一些罢了。元代《农书》记载,农家有专门比较简单的“田漏”,这种“田漏”作好以后,然后根据日影来校定刻度,自己在浮箭上刻度。真是名不虚传的自给自足,连计时器也是自己动手作的!
  还有一点,那就是处在那个自然年代的人,对于自然,对于时间的感受力,要比现在的人强很多。
  我记得童年时候,到农村,那时农村很少有手表。农民们常常可以根据节气的不同,根据太阳的高低来辨别时间,或者晚上根据天象来辨别时间,准确度令人惊异。

                                           太阳时的定义


  真太阳时这个名字,是天文历学的名词。但真正的含义,从古到今没有改变过。世界上各个民族,一开始使用的也都是真太阳时。
  真太阳时的定义是这样的——太阳两次经过中天的时间叫一个真太阳日。
  看这种规定方法就知道是圭表测影的遗存,通过正午的影长来作为时间的一个拐点的作法是再自然不过的方法,也是全球普遍的。
  当太阳中心经过中天时,这个时刻正好是“午正”。天文学上叫做“真午正”,还是传统的叫法。
  我们知道了一天的日子是怎么量度的,实际上一年的日子是用同样理念量度的。两次太阳最南的间隔,一个小循环就是一日,一个大循环就是一年。
  自然界的周期自然地形成了不同层次中间的相似结构。所以一年有卯酉子午,一天同样有卯酉子午,而且是相似的结构。这很容易构建一种大一统的哲学思想。
  
  在一般人的感觉中,一天一天就这样过去,有时候天短夜长,有时夜短天长,但是白昼与黑夜加起来的时间,一年四季是均匀的吗?回答令人吃惊,我们所经历的一天天的时间长短是不一样的。如果拿现在的时间标准来讲,有时候一昼夜的时间长于廿四个小时,有时候一昼夜短于廿四个小时。
  造成这样的原因,简而言之,一是因为地球循轨道转动的速度快慢不一样,造成太阳黄经的增加不均匀。二是因为黄道与赤道有一定的角度,假使黄经增加是均匀的,赤经增加仍然是不均匀的。
这样造成真太阳日在不同的时段,时间也不相同。
  
  真太阳日不同的长短,在计时上造成了不便,于是大家考虑用一种平均的均匀的日子来代替真实的太阳日,这就是平太阳日。一个平太阳日均匀分割便形成了平太阳时。
  平太阳时从天文学的意义上来讲,是假设有一个虚拟的太阳以均匀的速度沿着黄经移动。同时有一个虚拟太阳沿着赤道均匀移动。这个虚拟的太阳称为“平太阳”。
  平太阳两次经过中天的间隔称为平太阳日。
  总之一句话,就是把本来不等的日子我们把他平均一下,使每天形成一个标准的长短一样的日子,这就是平太阳日。平太阳日均分而成的时间,就是平太阳时,即我们现在的计时标准。
  
  既然说真太阳日有长有短,那么真太阳日长短的差距有多大呢?
  以西洋历说,与我们用的平太阳时比较,每年11月3日约慢16分,到2月12日时又约快14分,中间的日子快慢不等。这一里一外差距有半个小时。全年4月16日、6月14日、9月1日及12月25日这四天(闰年会有些许调节),真太阳时与平太阳时重合。
  真太阳时是自然天象的反映,平太阳时是理想天象的反映。真太阳时体现了日晷的精神,平太阳时体现了漏刻的精神。
  天道有盈缩,地道有恒常。科学中隐含着人文精神。下面我们借用一个图来形象地看一下真太阳时与平太阳时的情况。
 


 

 

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