文．圖／陳輝樺

由於人们的视力所及，难以辨别恒星距离我们的远近，故為简化系统化的描述恒星和我们间的位置关系，便以称之為「天球」的假想球面為恒星目视的座标。為了确定天体在天球上的位置（球面座标），必须有两个独立的座标数据来表示，為使这两个数据简明易懂，就有了不同的天文座标系统。中国古代即有「地平座标系」（图1）、「赤道座标系」（图2）和「黄道座标系」三种球面座标系统。除了解说日、地、月三者的运行以黄道座标系较為方便外，对於星辰的位置描述，古代较偏重前两者。

图1 图2 图3

地平座标系

以头顶正上方的「天顶」和「地平圈」為基本点圈建立的座标系统称為「地平座标系」（图1），两个座标分量是地平高度（以仰角计）和方位。方位就是方向，在方位概念初期，只有东（苍龙）、西（白虎）、南（朱雀）、北（玄武）四个方向。到了汉代已增為十二个方向，以「十二支」（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）来命名。后来，為提高测量的精确度，又加入「四维」（根、巽、坤、乾）表示东北、东南、西南、西北，及「八干」（甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸）来表示24方位（图3）。

赤道座标系

在方位概念生成过程中，先由太阳升落的运动轨跡观察定出「东西」方向，然后才观察到星辰看起来似乎绕著不动点（北天极，邻近北极星）运行，而又定出「南北」方向。观察者坐北朝南（因我国位处北半球，日月长年出现在偏南的方位），仰天观星，发现天之「左旋」（日月星辰从左出而右行，周期地运行著），而定义出垂直於指向北极轴线的平面為「天赤道」。此天赤道平行於地球赤道，它虽非指地球的赤道，但对於非常遥远的天球面而言，两者已几乎无差别。严格地来说，天赤道是地球赤道面向外延伸而与天球相交形成的大圆环。以指向北天极轴和赤道环建立的座标系统称為「赤道座标系」（图2）。

28宿

中国古代天文学家為了比较日、月、五星的运动而选择邻近天赤道附近的星象，划分成28个不同大小的部分，每一部分就叫作一「宿」，作為观测时的标誌。我国古代就是依据每宿星象的出没和中天（位於头顶时）的时刻来判断季节，甚至在编製的历法中划分24节气，和推算日、月、五星位置的标準。法国天文学家德尔普指出，28宿的星区划分已明确地预示了今日划分星空区域的精密方法。依据《吕氏春秋》所记载28宿建构形成的初期目的，是為了观测月亮的周期运动。由於古代仅凭肉眼直接观测选取28宿，為了测定天体的明确位置，所以都必需在各宿中选取一颗较明亮的星作為测量的标準，这颗被选定的星称之為「距星」。由西向东相邻两宿的距星「赤经差」，称為此宿（位处西侧者）的「赤道距度」（简称為距度）。在赤道座标系中，天体的位置是用「去极度」和「入宿度」来表示（图2）。天体和赤道的角距离叫做「赤纬」，所谓的去极度是指天体与北极的角度，相当於现代的「90度减去纬度」。而入宿度是指该天体与它西侧相邻的距星的赤经差，所以我国古代的赤道座标系统的赤经起算点不是一个而是28个。28宿的距星虽然选定了，但由於「岁差」的原因，各宿的距度会缓慢地变化，古人不明白此道理，只好被动地改变新的距度标準值。关於28宿的起源时代，有人认為是在周代初，而据考证，1978年湖北省随县擂鼓墩发掘的战国早期（约公元前433年）曾侯乙墓中，有一个将28宿和4象绘在一画面上，中央并写了一个篆文粗体「斗」字的漆盖图（图4）。足见公元前5世纪，当时28宿已经是相当普及的一种天文知识。（关于岁差古人是否知晓，一些研究此类的大拿另有说法）

图4

干支纪法

干支是天干和地支的总称。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸叫天干，子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥叫地支。把干支顺序相配正好六十為一周（图5），这就是俗称的六十為一甲子。古人常用干支纪法来纪年、纪月、纪日、纪时。

图5

一般认為从东汉建成30年（公元54年）开始，我国便使用干支纪年，延续至今从未间断。纪年的方法是：甲子為第一年、乙丑為第二年…至癸亥為止，然后又从甲子开始，如1984年是甲子年，而今年（2000年）就是庚辰年。

相传古代很早就使用干支来纪月了，尤其在《史记．历书》中已有详细记述。在干支纪月法中，每年各个月份的纪月地支是固定的，也就是说：正月為寅、二月為卯…十一月為子、十二月為丑。再配以天干，就形成了5年為一周期的干支纪月法。其实，干支纪月法中的天干和当年干支纪年法中的天干之间，也有一个固定的规律，就是年的天干為甲或己时，则正月的天干為丙，依此类推（图6）。

图6

干支纪日同於干支纪年的方法，每天用一对干支来表示，60日為一周期，循环记录。干支纪日法有著悠久的歷史，在挖掘出来的甲骨片中就发现了完整的干支表，有人猜想这或许是当时所使用的一种「日历」。据考证，我国从春秋鲁隐公3年（公元前720年）2月己巳日起，使用干支连续纪日一直到清代宣统3年（公元1911年止，民国初年改用公元纪法），在这二千六百餘年的漫长岁月中，既无中断又无发生错乱，是世上现知最长且是最珍贵的纪日史料。

干支纪时法究竟何时形成的，已经无从查考。但有一点是可以肯定的，在宋代以前仅用十二地支纪时，将一天均分為十二时辰，且规定子时的正中為夜半。到了宋代，才将每个时辰均分成「初」和「正」两部分。到了清代，西方的24小时制引入我国，才有时分秒的精细纪时法。每天十二辰的地支，同於十二月份的地支，也是固定的，再配以天干而成5日為一周的干支纪时法。其实，干支纪时法中的天干和当天干支纪日法中的天干之间，也有一个固定的规律，就是日的天干為甲或己时，则子时的天干為甲，依此类推（图7）。

图7

中国古代的天文坐标系统——天干地支和二十八宿