天上三条道:黄道、白道、赤道

「太阳从东边出来,从西边下去。」

这句话说的是自转那一层。地球转一圈,太阳就在天上绕我们画一个圈,早上在东,傍晚在西。

太阳还有另一条路。它走得慢,一年才走完一圈,而且不在白天。

白天太阳亮,旁边的星看不见。可日落后天还没黑透、或者天亮前天刚发白的时候,有时能同时看见太阳和几颗亮星。一天天比下来会发现,太阳在星中间的位置一直在挪,每天往东大约一度。

一年挪满一整圈,回到老地方。

这条路,叫黄道

一、黄道

《汉书·天文志》里有一句:

「日有中道,月有九行。中道者,黄道,一曰光道。」

太阳走的那条,叫中道,也叫光道,还叫黄道。三个名字并排写着,可见在汉代,它还不是一个非它不可的称呼。

中道、光道,都比「黄道」直白:居中的那条,发光的那条。

今天的天文学把它说成一个几何对象——地球公转的轨道面往天上延伸,跟天球相交出来的那个大圆。太阳这一年里的位置,就落在这个圈上。

《汉书》后面还有一句:「日之所行为中道,月、五星皆随之也。」太阳走的那条是主路,月亮和五颗行星都跟着它走。

二、天赤道

天上另有一条道,名字是在「赤道」前面加个「天」。

它是地球赤道那个面往两头一直伸出去,跟天球切出来的大圆。你脚下的赤道在哪儿,天赤道就在你头顶正中那一圈。它的两端,是南北两个天极。

张衡在《浑仪》里写过它:

「赤道横带浑天之腹。」

横带天之腹,像一条带子横着勒在天球的肚子上。这一圈,把天球从正当中分开。

这条线不如黄道热闹,用处却最实在:它是量度的底圈。天上的星都在转,转的轴是天极;要说明一颗星在哪儿,得先说它离天赤道多远、离天极多少度,各处才对得上话。

三、两条道差着二十三度半

黄道和天赤道这两条圈不重合。它们斜着交叉,夹二十三度半,今天写作 23°26′。

张衡也写到了这个角:

「黄道斜带其腹,出赤道表里各二十四度。」

二十四度是古度。古人把一周天分成三百六十五度多,不是三百六十度;折过来,这二十四度正好是今天的二十三度多。

这个角是量出来的。东汉永元十五年,也就是公元 103 年,朝廷下诏造了一台太史黄道铜仪,专为量黄道而造。张衡写《浑仪》的时候,离造这台仪器只过去二三十年;《浑仪》里那些数,就是拿它一格一格读下来的。

两条圈相交,交两点。太阳走到交点上的那两天,就是春分和秋分。张衡另有一句说得更直接:「黄道斜截赤道者,即春、秋分之去极也。」

因为差着这个角,太阳一年里在自己那条道上,跑到赤道北边一阵,又跑到南边一阵。《汉书·天文志》描述这条路:北到东井,离北极近;南到牵牛,离北极远。

跑到北边,照得直、晒得久;跑到南边反过来。寒暑的来处,就在这二十三度半上。

四、白道

月亮也有自己的一条道,叫白道

月亮绕地球转,轨道面往天上投影,也是一个圈。这个圈跟黄道不重合,差五度多——今天的数字是平均 5°09′,而且一直在 4°57′ 到 5°19′ 之间来回动。

五度听着不多,天上的日食月食全挂在这上头。

初一,月亮在太阳和地球中间;十五,地球在中间。两条道要是贴成一条,那每月初一都该有日食、十五都该有月食。可它们偏不重合:多数初一,月亮从太阳的上方或下方错过去了;多数十五,月亮从地球影子的上方或下方错过去了。

只有朔或望正好落在两条道的交点附近,才有食。这个「附近」有数:日食大约十八度,月食大约十二度。

还有一件事。那两个交点也不安分,一直往西挪,一年挪十九度多,十八年半绕完一圈。这是东汉的刘洪算出来的,他还把它用进了月食的预报。那是公元二世纪。

三条道的关系:黄道与天赤道成 23°26′,白道与黄道约差 5°09′

五、九条道,其实只有一条

《汉书·天文志》在「月有九行」下面接着写:

「月有九行者:黑道二,出黄道北;赤道二,出黄道南;白道二,出黄道西;青道二,出黄道东。」

黑、赤、白、青,各两条,共八条,再加黄道自己,凑成九道。这就是「月行九道」。

所以汉代人说的白道,是黄道西边的那两条,不是月亮整条轨道。前面说的白道,是后来才通行的用法。两个白道,不是一个东西。

北宋的沈括把这件事讲得最透。《梦溪笔谈》里说:

「历法,天有黄、赤二道,月有九道。此皆强名而已,非实有也。」

强名,就是硬起的名。天上有黄道赤道,月亮的道有九条,这些名字都是硬安上去的,天上本来没有。

他接着交代这些名字是怎么来的:

「日之所由,谓之黄道;南北极之中,度最均处,谓之赤道。月行黄道之南,谓之朱道;行黄道之北,谓之黑道。黄道之东,谓之青道;黄道之西,谓之白道。黄道内外各四,并黄道为九。」

太阳走的那条叫黄道,两极正中最均的地方叫赤道,月亮跑到黄道南边叫朱道、北边叫黑道,东边西边各一条。

最后是那句重话:

「故因其合散,分为数段,每段以一色名之,欲以别算位而已。如算法用赤筹、黑筹,以别正负之数。历家不知其意,遂以谓实有九道,甚可嗤也。」

分几段、各给一个颜色,只是为了算位置的时候好分辨,跟算数时拿红筹黑筹记正负是一回事。真有九条道吗?他觉得这想法可笑。

六、三条道,各管一头

回头看,这三条道是古人在天上立的三根尺子。

谁走的 跟谁差多少
黄道 太阳 与天赤道差 23°26′
白道 月亮 与黄道差约 5°09′
天赤道 不载谁,只作量度的底圈

太阳在这条道上走到北边还是南边,决定地里是长还是收。月亮在白道上跟太阳成什么角度,决定这一夜是朔是望、有没有食。天赤道自己不发光,也不载谁,可另外两条道上的位置,都得拿它当底圈来量。

绕了一圈,说回名字。

这三条道都不是天上刻好的。太阳、月亮、地球各走各的,谁也没打算给人留一条记号。人在底下看,看久了,把它们走过的路描成一个圈,起了名。

前面讲时间那一篇说过,刻度是人加上去的。天上的道,也是。

沈括那句「甚可嗤也」,笑的是把算法当成了天。九条道也好,黄道赤道也好,都是人为了算位置分出来的段。分得方便是本事;分完以后以为天上真有这么九条道,就错了。

太阳今天照样从东边升起,夜里照样西落。它在黄道上又往前挪了大约一度,谁也没看见。

再往后,讲的是天上那些格子:三垣、二十八宿。

A&Q

问:黄道是什么?

答:太阳一年在天上走过的路线。它是地球公转轨道面往天上延伸、与天球相交出来的那个大圆,《汉书·天文志》里叫它「中道」,也叫「光道」。

问:黄道和赤道差多少?

答:夹 23°26′。张衡《浑仪》写作「出赤道表里各二十四度」,那是古度。

问:白道是什么?

答:月亮走的路线,与黄道平均差 5°09′,还在 4°57′ 到 5°19′ 之间来回动。

问:日食月食为什么不是每月都有?

答:两条道不重合,朔或望要正好落在交点附近才有食,日食约十八度、月食约十二度。

问:「月行九道」是真有九条道吗?

答:不是,那是算法上的分段名目。沈括《梦溪笔谈》说「此皆强名而已,非实有也」。


邝楚嘉按:这一篇讲三条线。名字听着玄,来路其实很实在,都是人拿眼睛量出来的。黄道、白道、天赤道这三个词,在后世的历书里出现得极频繁,可到底指什么,很少有人交代。这里把它交代清楚,往后讲星空、讲方位,都有个落脚的地方。沈括那一段我抄得长了些,因为它说得干脆:算法是算法,天是天。

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本篇全部数据,由邝楚嘉搜集整理。

作者:嘉言一得(邝楚嘉)|独立天文历法爱好者,致力于可核验的原始文献与历法数据归档。
平实记录 · 数据集 · 预印本:GitHub / WordPress / Zenodo(DOI: 10.5281/zenodo.22788686)

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