古代建築曆法以竿影曆法為基礎，還發展出了什麼新的歷法？

引言

古代建築曆法以竿影曆法為基礎，還發展出了什麼新的歷法？——“立竿測影”的主要目的是從標杆影子變化規律中找尋太陽、月亮等天體的執行規律，透過對這些規律的分析、總結將得到季節更替、時間流逝的節點，也可以辨方正位。在北半球，冬季時標杆的影子區域從西北到東北，夏季竿影範圍從西南到東南。春分和秋分兩日，太陽在正東方升起，正西方落下，竿影從升起到落下連成一條直線，影區範圍在出落影長180度範圍內。

一、竿影曆法原理

根據太陽在不同時期所在空間位置的不同，觀察者可從竿影瞭解春分

（vernal equinox）

、夏至

（summer solstice）

、秋分

（autumnal equinox）

、冬至

（winter solstice）

四個時間節點的準確分水嶺。當太陽出落陰影形成一條直線時，可知該日為春分或秋分日

，

而全年中正午日影最短的那一天為夏至日，反之則為冬至日。

中國古籍《周禮》對上述方法作了記載：

“以土圭之法，測土深，正日景，以求地中。日南則景短，多暑

，

日北則景長，多寒

，

日東則景夕，多風

，

日西則景朝，多蔭。日至之影，尺有五寸，謂之地中。

”

這裡的“土圭之法”即是“竿影曆法”

，文字中描述到：當太陽在向南執行時，日影越來越短，天氣逐漸升溫

，

太陽向北轉移，竿影越來越長，天氣逐漸變冷

，

太陽在正東時其影子在西方，容易颳風

，

太陽在西時影子朝東，陰影較多。

可見，人們在很早的時候就瞭解了竿周禮

·地官·大司徒

。

影的變化規律。同樣，人們憑藉經驗，從不斷變化的影子中瞭解大概的時間點，

把從日出到日落時間內形成的影區分成不同的區域，每個區域反映著一天中不同的時刻。

當人們對更為準確的時間需求越來越強烈時，立竿影區的簡單劃分已經不能滿足人們的需求。

人們在日影測量的基礎上進一步昇華，創造了更為複雜的記錄時間的儀器日晷，即太陽羅盤。太陽羅盤的產生為後來人們創造現代時鐘奠定的基礎。

二、竿影曆法對辨方正位的影響

竿影曆法是古代曆法產生的基礎。藉助

“竿影測日”原理創作的諸多天文儀器是歷代人們觀測天文和記錄時間的主要工具，如圭表、日晷、時鐘等。

竿影曆法的型別多樣，許多充當影竿的建築在長長時間的歷史演化中逐漸不為人知了。

如林向在

“南方絲綢之路上發現的立杆測影文物”一文中指出，僅絲綢之路一帶出土了眾多可能充當影竿作用的遺物，包括“

三星堆遺址出土的青銅神樹、羊首龍柱、公雞杖首、太陽神鳥、牙璋等，鹽源縣出土的青銅樹、羊首虎杖、青銅雞杖等

，

雲南石寨山出土貯貝器上的表柱、貴州漢墓出土的青銅樹連枝燈、伏羲女媧石刻、廣西苗族的盤龍表柱等。

”

竿影曆法的成就在於對時間進行了細緻劃分，明確了二分二至的臨界時刻，產生了時辰概念，並可以根據日影的長短來測定季節、測算天體週期及推算曆法等。藉助竿影曆法還可以辨方正位，確立精確的子午線等。

自古以來，人們習慣用“立竿測影”方法來辨方正位。

中國陝西西安半坡村出土的

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座房屋的門口都朝向南方，這種一致性表明當時的中國先民已經掌握了準確的測定方位的技術，中國上古傳說時代的伏羲用景表土圭測量日影以辯方位、定時令。

伏羲的土圭測日法即為竿影曆法。由於竿影在測日時其影子在不斷變化角度，利用標杆在日出、日落影長相等的特徵可從中找出準確的子午線。借用該原理人們用角平分線來確定子午線，即選擇正午前任意時間段的影長為半徑，以立竿處為圓心畫圓，當日落時有同等影長的竿影落在圓周上時，

記錄下這個點的位置，然後連線正午前記錄的那個點，兩點形成的直線為東西方向，與之相垂直的直線就是子午線方向。

古人還習慣性用

“日中之影”來指示正北。在北半球，日中時太陽在正南方，其影子指向正北方向。透過該方法所定位的方向較為粗糙，精確地定位首先來自於對“日中”的準確定位。但作為日常使用來說，

“日中之影”因最方便確定正北而被廣泛採用。

在竿影的幫助下人們透過最簡單的方法獲得了準確的方位。事實證明，高度精確的定位可以很容易從這些簡單的方法中獲得，這種方法確定的方位與今日用指南針測量的結果幾乎相同。由此可見，竿影曆法對古代的辨正位、正時令具有巨大的推動作用。

三、地坪曆法

地坪曆法的參照物件範圍較廣，

可以採用山體、土丘、建築等多種實體，在所有曆法群體中佔有重要比例，是數量最多的一種

，其原理是根據依照參照物在地表上的特殊方位，對不同天體的執行路徑進行跟蹤式觀察，其觀測所獲得的資訊用以制定天文曆法或預測重大事件（如日食、月食等）發生的時間。隨著長期觀察所獲得的經驗日益成熟，地坪曆法的原則和方法也逐漸完善。

四、環形曆法

在地坪曆法的諸多例項中，採用環形建造陣列、墓穴等建築來輔助觀測天文是眾多方法中最常用的一種。目前世界各地許多地方發現史前輔助天文觀測的環形建築，因可從多個角度設定天文觀測點來獲得較多的天文觀測資訊而廣泛建造。

英國是名副其實的石環之國，據統計僅英國島嶼上幾千年前的石環就有1000多座。

據天文學家亞的關係。從材料角度劃分，

環形曆法建築可分為石環陣（如巨石陣）、木環陣、土環陣如莫爾首土丘、大角醫學輪等，

從對曆法促進的角度看，可分為陣列（如石線陣、石環陣）、觀象臺（如德國高貝克觀察站）、墳冢（如愛爾蘭道斯、紐格蘭奇古墓）等。這些類別的建築，對天文曆法的產生有巨大推動作用。

五、石環陣

石環陣是古代觀測天體使用最廣，收集曆法資訊最多的古代建築型別。

雖然世界範圍內有數以千計的古代石環陣，其天體的觀測方式基本相似。

通常情況下，在環形曆法中要設定多個觀察點，對不同日期的天體執行方位進行觀察。一般透過多個觀察點對二分二至日的日月出落方向進行觀測。

英國著名的索爾茲伯裡巨石陣是石環類建築中的典型代表。由於該巨石陣佈局複雜、形體龐大、無法解釋的秘密過多迎來了眾多關注的目光。

20世紀中葉，巨石陣的天文考古研究有了科學的成果出現。

美國天文學家傑拉爾德·霍金斯（

Gerald Hawkins

）成為對巨石陣天文考古

做出重要

貢獻的人，他提出對巨石陣天文含義的最新理解。

透過計算機模擬實驗，霍金斯發現巨石陣與太陽和月球等天體間存在的12條天文準線。

他認為這絕不僅是一個巧合，而是古人智慧的結晶，於是他在

1966

年出版了《巨石陣解碼》“

Stonehenge Decoded

”一書，充分地論證了巨石陣作為觀象臺的眾多理論。

書中描述了他如何發現史前巨石陣與太陽和月亮的

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個天文點，而不是與任何恆星或

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個肉眼行星（水星，金星，火星，木星和土星）間的關係。

他還說日月食可以透過移動的奧布瑞圓孔，進行預測。霍金斯首先對巨石陣進行復原，並將所有石塊進行編碼，將各編碼石塊間的連線延伸，與天體間尋找關聯。

透過電腦模擬分析，霍金斯得到了重要的天文資料。他發現編號為

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、

92

、

93

、

94

的四塊石頭連線，形成了十分精確的矩形，且這四條邊的延長線分別對應夏至日出、冬至日出和主要觀測點月落方向。而矩形的中心對稱直線正好為該陣列的中心直線，該直線穿過後腳石（

Heel stone

）和祭壇（

Altarstone

），成為觀察冬至日落，夏至日出的主軸線。

不但如此，該陣列還具有觀測夏冬至月出月落、春秋分日出日落等一系列觀測點的作用。

不論這些存在於世界各地各時期的環形曆法遺蹟有何差異，其觀測物件和觀測方法均有異曲同工之效。

英國巨石陣是環形曆法的典型代表。從以上對巨石陣研究成果的梳理中可以看出，環形曆法透過建立多個觀察點，可以對日、月及其他星辰的天體執行進行觀測。

結語

總的來說，

在對這些觀測結果的整理、分析後，將得到重要的歷法資訊。霍金斯的成果表明，古人可以從巨石陣的天文觀察中，獲得日月的執行軌跡，還可以透過巨石陣來預測日食、月食等重大天文事件的來臨時間。以巨石陣為代表的石環類建築是環形曆法的重要組成部分。