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《坤舆万国全图》中的日影“三面俱到”

北半球:

“自63度30分至23度30分一带天下立表每岁间 日影西北东三面俱到”,(北亚墨利加处于此地带)可知此处无法得知方向“南”!

“自63度30分至23度30分一带天下立表每岁间 日影西北东三面俱到”,(欧罗巴处于此地带),可知此处无法得知方向“南”!

南半球:

“自23度30分至66度30分一带天下立表每岁间 日影西南东三面俱到”,(南亚墨利加处于此地带),可知此处无法得知方向“北”!

“自23度30分至66度30分一带天下立表每岁间 日影西南东三面俱到”,(墨瓦腊泥加,即南极洲部分处于此地带),可知此处无法得知方向“北”!

以北半球为例:

对北回归线以北地区而言,全年正午物体影子始终向北,在南北回归线之间的地区,全年正午物体影子有时向北,有时向南,当太阳直射时则影子消失。

根据“北回归线以北:正午太阳终年在正南方向;物体影子指向北方。”(北回归线以北,即北极圈是指北寒带与北温带的界线,其纬度数值为北纬66°34',与黄赤交角互余)。

在极圈边界、极点处的春秋分、冬夏至会出现“特殊现象”,那么白夜边界处,在春秋分、冬夏至出现的白夜景象,也属于“特殊现象”。

白夜现象是特殊现象,这样就导致难以通过太阳分辨方向,即便可以用圭表测日影,那也只能测出三个方向。如此,圭表只能出现在北回归线以北到白夜现象出现的边界处,即大约在北纬23度26分(可估算为23.5度)——纬度48.5º以下的范围内,如果考虑考虑太阳视半径、大气折光差、视差等因素的影响,范围会更小的了。

可知,在《坤舆万国全图》中“北亚墨利加”和“欧罗巴”在圭表测日影时只能指向“北”,加上太阳东升西落的“东、西”,自然只能测得“日影西北东”三个方向了。

同时,上面在讲北极圈“二分二至”日日影朝向说到,北极圈在春秋分,正午太阳方位正南23°26′,只有东、西、北三个方向,这与《坤舆万国全图》“日影西北东三面俱到”相同!

因为只有在春秋分日,南北极的“极夜极昼”在极圈边界处消失,才能测得西北东三个方向。

也就是说,《坤舆万国全图》上的数据是在春秋分日在“63度30分至23度30分一带天下立表”测日影得到的,还只能在南北极圈边界处66°34'测得,即地图上的“极南地界”、“极北地界”。

南北极圈“二至二分日”三个方向的由来

南北极圈“二至二分日”天空景象

春分日到夏至日:白夜的地区从纬度48°34′起,纬度越高白夜出现的时期越长,天空也越亮。到了北极圈(66°34′即大于纬度66°34′)以后——即大于66°34′的高纬度地区,就成为极昼——在此地区出现极昼的前后几天也有白夜现象。

秋分日北半球从纬度48°34′起,纬度越高白夜出现的时期越长,天空也越暗。到了北极圈(66°34′)以后,就成为极夜。

在春秋分日“极昼”、“极夜”的边界消失,因为南北极圈边界是66°34′,极圈边界就能够看到3个方向,所以,南北极圈边界处在二至日出现极昼极夜。

南北极圈二分二至日影朝向

北极圈“二至二分日”日影的朝向,纬度越高,太阳升落的方位偏移正东的角度越大:

春秋分,正东日出,正西日落,日影相反,正午太阳方位正南23°26′,日影正北,只有东、西、北三个方向,太阳方位与黄赤交角相同;

夏至,正北日出,正北日落,日影相反,正午太阳方位正南46°52′,日影正北,只有南北两个方向;

冬至,极夜无日出日落。

在北极圈在夏至正午测日影时,太阳方位为正南23°26′,日影正南,日影正北,只能看到二个方向“南”、“北”。(南极圈相反,但依然是两个方向“南”、“北”。)

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西方因白夜现象无法辨别方向

白夜现象是由于地轴偏斜和地球自转、公转的关系,在中高纬度地区,有时出现的黄昏还没有过去就呈现黎明的现象。太阳落到地平线下只能达到一个很小的角度。由于大气的散射作用,整夜天并不完全黑下来。

太阳中心在地平下18°时称为天文晨光始或天文昏影终,这时天空背景上开始显示或不再显示日光影响,即将脱离或呈现黑夜的景象。

在天文学上定义太阳在地平以下18°为天文晨昏蒙影的开始或终结。

日出之前和日落之后的一段时间天空仍然是明亮的,现代天文学称之为晨昏蒙影,即晨光和昏影的合称。如果前一天的昏影还没有结束,而后一天的晨光已经开始,那么整个晚上天空都不黑,这种现象被称为白夜。研究发现白夜出现的纬度与理论晨昏线和纬线的切点在经线圈上相差18度圆心角。

出现白夜的地区从纬度48°34′起,纬度越高白夜出现的时期越长,天空也越亮。到了北极圈(66°34′即大于纬度66°34′)以后——即大于66°34′的高纬度地区,就成为极昼——在此地区出现极昼的前后几天也有白夜现象。

欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上,欧洲整体纬度要比中国高的多,相比中国更接近北极圈,也处于白夜现象出现的范围。在我国最北端漠河附近(属于中纬度),夏季接近夏至日时,会发生白夜现象。

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欧洲地理位置与中国节气

回归线,是太阳每年在地球上直射来回移动的分界线。南北回归线就是南纬和北纬纬度为23°26′的那条纬线(北回归线:23°26′N,南回归线:23°26′S)。南回归线是太阳在南半球能够直射到的最远位置,大约在南纬23°26′,与纬度线平行。

南北回归线到南北极圈为温带,北半球为北温带、南半球为南温带,没有阳光直射,也没有极昼极夜变化,四季分明。

据此中国和欧洲都处于北温带,但是,欧洲城市的总体纬度都要比中国高得多,甚至南欧的西班牙也略比上海要靠北一些。而东北三省差不多和德国一个纬度,中国最北面的漠河也和华沙、柏林纬度持平,更别提北欧那些城市了,更是北到了靠近北极圈。

但是,我们看到太阳日照情况,实际上应该分为“七带”,寒带因为极昼极夜而划分北极圈,那么白夜现象的起点纬度也应划分边界,不如叫“寒温带”。

欧洲的气候情况与中国不同,纬度高低影响了昼夜,也影响气候环境,显然与中国所处的温带并不相同,那么欧洲所处地带叫“寒温带”更合适。

按照常理来说,因为纬度越高,接收到的太阳辐射量越少,寒带特征越明显,夏季时间越短(甚至没有夏季),冬季时间越长。欧洲应该更冷才是,但是欧洲的冬天要比中国暖和的多,为什么呢?

图 欧洲气候图

图 “世界经纬度”

欧洲很多国家(譬如英法德),受到北大西洋的影响,大多属于海洋性温带阔叶林气候。由于受到湿润的西风控制,欧洲大部分国家冬天气温很温和,夏天又比较凉爽。有些地区会刮起温暖焚风,也被称为火烧风,是山脉背面的干热风。欧洲很多地区海山相连,比如著名的阿尔卑斯山,这种气候类型让很多城市免受高纬度地区带来的寒冷效应。

而纯粹的大陆性气候就会显得比较寒冷了,比如俄罗斯有些城市冬季漫长而且寒冷,夏季则很热,经常是长时间的干燥,就是缺少海洋性气候的滋润。

中国的东北虽然纬度比欧洲很多地方纬度低,大部分地区处在中温带,仅大兴安岭北部地区为北温带。

东北属于温带季风气候,但因为缺乏海洋性气候滋润,冬季时由于西伯利亚和蒙古高原的冷空气频繁东移南下,导致中国东北比同纬度地区冷得多,这也是为什么东北比欧洲冷的原因。西伯利亚由于内陆,缺乏海洋的暖湿气流,纬度又偏高,所以冬季很多时候有零下六十几度的气温出现,应该是最不适宜人类居住的地区了。

也就是说,欧洲大部分地区受益于北大西洋暖流的影响,才没有变得比纬度低的中国东北更寒冷,使得欧洲全年温和多雨,大部分属于温带海洋性气候。黑龙江省受千岛寒流的影响,冬季比较寒冷。

但是,欧洲受制于地理气候影响,有些并不会改变。比如:

高纬度地区比较寒冷,而且不适合种植庄稼,当然也不会发达了,这些地方生存环境比较恶劣,人烟稀少。 

中纬度地区,气候比较适宜,植物、动物、种类多种多样,冰雪较少,环境条件较好一些,比较适合人类生存发展,还有就是人类生存的时间较长,有一定的基础。还是中国的环境更适宜人类生存哦!

低纬度地区热带雨林众多、气候炎热,还多山、沙漠,环境较为恶劣一些,发展就会受到影响。

这样就造成至少四个方面的结果,都不利于西方知道“二分二至”,简单来说:

第一,纬度高,夏季白天长,出现日不落的“白夜”;冬季黑夜长,出现天不亮的“白夜”。

欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上,由于欧洲整体纬度比中国高,更靠近北极圈,纬度越高,夏季白天越长,冬季白天越短,就会出现夏天就会有日不落的“白夜”,和冬天日不出的“黑昼”。

虽然欧洲因为北大西洋暖流的影响,避免了更加寒冷的冬季,更加炎热干燥的夏季,却造成冬暖夏凉,四季不分明。

根据日出日落方位与二分二至的关系,欧洲无法避免高纬度带来的天文现象,它们更容易看到“白夜”现象,这也是为什么总是有极光出现在欧洲的原因。

白夜是指高纬度地区的“明亮的夜晚”,是太阳处于地平线之下,“夜晚仍然明亮”的现象。这是由于大气对阳光的折射和散射作用的结果。白夜既可出现在极圈之内,也可以发生在极圈以外。其发生范围,可以由南、北极点(南、北纬90°处)外延至南、北纬48°34′地带。 

它们感受不到四季变化,昼夜交替也不够明显,不利于观察到“二分二至”,也无法在白夜期间辨别方向,尤其白夜多出现于“二分二至”,纬度越高,时间还越长。

第二,纬度高,寒带特征明显,夏季时间短,冬季时间长。

欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上,由于欧洲整体纬度比中国高,更靠近北极圈,纬度越高,接收到的太阳辐射量越少,寒带特征越明显,夏季时间越短(甚至没有夏季),冬季时间越长。

人们把南北极圈以内的气候,称为极地气候或寒带气候,它包括北冰洋、环绕极地的亚洲、欧洲、北美洲的大陆边缘地区以及整个南极大陆和附近海洋地区。

如果欧洲没有北大西洋暖流影响,结果就变成纯粹的大陆性气候比较寒冷了,类似俄罗斯有些城市冬季漫长而且寒冷,夏季则很热,经常是长时间的干燥,就是缺少海洋性气候的滋润。

亚寒带大陆性气候(也称亚寒带针叶林气候),出现在北纬50°~65°之间,呈带状分布,横贯北美和亚欧大陆。具体来说,在北美从阿拉斯加经加拿大到拉布拉多和纽芬兰的大部分;在亚欧大陆西起斯堪的纳维亚半岛(南部除外),经芬兰和苏联西部(南界在列宁格勒—高尔基城—斯维尔德洛夫斯克一线)至苏联东部(除南部以外)。

季节特征为冬季漫长严寒,月平均气温在0℃以下;夏季短促温暖,月平均气温在10°c以上。

虽然欧洲有大西洋暖流经过,避免了更加寒冷的冬季,但是冬季时间无法缩短,有些地方依然很寒冷,它们的地理位置远不如中国。

那么它们也同样感受不到四季,冬季时间长,夏季时间短,四季不明显,再加上“白夜”,根本无法知道何谓“二分二至”。

第三、欧洲与中国的季节、节气时间不一致

另外,根据的“冬夏至”日南北半球太阳直射图,可以看到欧洲区域地中海沿岸,一部分部分地区处于太阳照射区域,一部分处于冬季,也就是说欧洲的节气与中国不同。

图 冬夏至南北半球昼长与正午太阳高度角

欧洲至今也没有统一为一个国家,这些地区在以中国节气时间来看的话,节气区域也不统一,就算计算节气也无法统一。

以今天的夏至日、冬至日来看,只有中国在夏至日处于夏季白昼时间长,北极处于极昼;冬至日处于冬季黑夜时间长,北极处于极夜。

欧洲所处的季节、节气,在“二分二至日”并不符合这一点。有不少欧洲国家在夏至日处于冬季,冬至日处于夏季,恰好和中国的季节相反,又怎么可能会得到和中国一样的“二分二至日”时间呢?

第四、欧洲纬度高,白夜现象无法确定方向

欧洲许多国家如德国、波兰俄国的莫斯科等等大都在北纬45度以上,它们所处的高纬度区域有白夜现象,更何况欧洲还没有测日影的工具呢。

俄罗斯索洛维茨基群岛白夜,天空透露出菲薄的霞光

中国古代利用圭表测定方向,白天看太阳,先定东西,再定南北;晚上看北极星,先定南北,再定东西。

因为欧洲纬度高,会出现白夜现象,或者黑夜时间过长,太阳和北极星不能作为指示方向的标志,这样就不易辨别方向。

这样一来,太阳和北极星的指示方向的功能就无法体现,也就不易辨别方向。这就是为什么西方古代一直无法测量经度的原因之一。

南北极圈内“二分日”南北极点“日影周圆常到”(日出日落日影方向皆正南);南北极圈内极昼“二至日”夏至日南北极点只能测一个方向(正南、正北),冬至日极夜无日出日落。

南北极圈外“二分日”白夜只能测三个方向(东、西+南或北),“二至日”白夜在夏至日只能测南北两个方向;

如此,因为受白夜现象影响,从北纬48°34′到了北极圈66°34′就不能方便测量出四个方向了。而欧洲所处纬度恰好在这个区域内。

中国古代可以通过“白天看太阳,夜晚看星星”来指引方向,但是,西方所处高纬度地区,出现白夜、乃至极昼现象,夏季白夜为天空不黑,冬季极夜是天空不白(亮),这样就白天看不了太阳,晚上看不了星星,指引不了方向了。

即便让欧洲使用圭表测日影,也只能等待中国发明圭表等定位仪器传入西方之后,西方才能测方向,乃至测量经度。而不可能是西方“发明”圭表测方向,因为一开始的欧洲,就因为白夜现象无法建立“东、西、南、北”四个方向的概念,也不知道四季变化,根本无法积累天文知识,也无法发明测方向的工具。

而中国的漠河附近在夏至日就有发生白夜现象,因此,适宜测四个方向的地方,在地球上并不常见,即大约在北纬23度26分(可估算为23.5度)——纬度48.5º以下的范围内,如果考虑考虑太阳视半径、大气折光差、视差等因素的影响,范围会更小的了。

只有中国地理位置气候适宜,主要地带处于北回归线以北到白夜现象出现的边界处,即大约在北纬23度26分(可估算为23.5度)——纬度48.5º以下的范围内,这区域不会出现白夜现象,如此,就能看到与赤道地带差不多的日出日落日影方向了,全年正午物体影子有时向北,有时向南,当太阳直射时则影子消失,圭表测日影才能测得四个方向,方能得知“东、西、南、北”四个方向!

因此,欧洲怎么可能“帮”中国制定阴阳合历的历法!它们连“月份”都不知道,又怎么可能把月亮周期和一年二十四节气结合起来置闰啊!

西方17世纪才有天文台,就连现在的历法也没有二十四节气,它们过去没有,现在也没有,将来也不会有,历法制定中根本不可能有任何积累二十四节气的天文观测数据!

综上所述,欧洲的地理位置气候四季不明显,也无法得知“一年四季春夏秋冬”,加上白夜现象,无法通过“白天看太阳,夜晚看星星”辨别方向,测日影无法获得“二分二至”春秋分昼夜平分、夏至昼长夜短、冬至昼短夜长的概念,也就更不可能知道二十四节气了,何来明朝利玛窦带来西方“先进”天文知识,参与制定天文历法呢?

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