谈天说地离不开太阳和地球。说到太阳和地球就绕不开黄道。所以在这里先对黄道做个简单的交代。
说到黄道,不少人会想到“黄道吉日”,觉得似乎有点迷信。其实,黄道只不过是我们的祖先给太阳在天上“行走”的路径起的名字。通俗地说,黄道是我们在地球上观察太阳所看到的太阳一年中在天球上的视运动所走过的路径。而用现代的话说,黄道是地球绕太阳公转轨道的平面在天球上的投影。
所谓天球是类似我们在地球上看到的天穹那样的一个假想的大球。天球上白天可以看到太阳(有时还有月亮),晚上可以看到星星和月亮。大部分的星星在天球上的位置在一个人的有生之年基本观察不到变化,称为恒星。有些星星的位置像太阳和月亮那样变化比较明显,称为行星。据说天球上肉眼可见的恒星将近七千颗。为了便于辨认,人们将这些星星分成组,叫做星座。各个古文明对星座的划分和命名不尽相同却常常有些共同之处。由星座产生的种种传说也成为各个文明的一部分。1922年国际天文学联合会统一了涵盖整个天球的88个星座的命名。这些恒星和星座在天球上的固定位置为太阳月亮和行星的位置变化提供了参照物。
太阳晨升暮降,我们看到的天球也随着太阳每天“绕着我们旋转”。我们无法直接看到太阳在天球中的位置,因为太阳光掩盖了所有星星的光亮。但是有一些办法可以用来估计太阳在天球中的位置。比如,可以根据天球在白天被太阳挡住的位置来推算。再比如,可以在晚上某个时刻记下你正对的天球中的位置,这个位置的对面,即加180°就是12小时以后太阳在天球中的位置。
如果你每天仔细观测太阳在天球上的位置并记录下来,就会发现太阳在天球上的位置每天会向西移动一点。这种移动叫做太阳的视运动,因为太阳在天球上的这种移动实际是我们在运动的地球上观察太阳的结果。地球绕太阳一周,太阳的视运动就在天球上画出一个圈。我们的祖先认为这就是太阳在天上一年所走的路径,并称之为黄道。用现代的观点看,黄道实际是地球绕太阳公转的轨道平面在天球上的投影。
下面的示意图显示了天球,地球,太阳,天球赤道,地球公转轨道和黄道之间的关系:
(抱歉,没找到中文标记的这种图,所以要啰嗦几句。)
图中的大圆代表天球(celestial sphere),绿圈是天球赤道(celestial equator),它是地球(中心的蓝球)赤道面的延伸。蓝色的地球绕黄色的太阳公转,其公转轨道(带箭头的小黑圈)的平面延伸至天球就是黄道平面(ecliptic plane),黄道平面周围的大黑圈就是黄道(ecliptic)。
图中还显示了天球的南北极(south celestial pole,north celestial pole,绿色)和黄道的南北极(south ecliptic pole, north ecliptic pole,灰色)。天球的南北极(天极)是地球自转轴线在天球的投影,黄道的南北极(黄极)则是垂直于黄道平面穿过黄道中心的垂线在天球的投影。图中显示,天球南北极的连线与黄道南北极的连线有一个23.4°的夹角。这个夹角就是地球自转(轴)倾角。天球的赤道平面与黄道平面也因此呈现23.4°的夹角。这个夹角叫做黄赤交角。两面相交的直线在天球上投射出两个点 (红色)叫二分点(equinox),前面的红点(vernal equinox)就是我们熟悉的春分点,后面的红点(autumnal equinox)就是我们熟悉的秋分点。
就像我们在地球上可以用纬度经度来描述一个地点的位置那样,天上的星星可以用天球上的纬度经度来描述它们的位置。如果以地球为中心,黄道为零度纬线,通过春分点连接两个黄极的经线为零度经线,这样构成的球坐标系就叫黄道坐标系。纬线的度数在黄道以北为正(0 °– 90 °),黄道以南为负(0° – -90°),经线的度数从春分点开始向东(逆时针)从0°到360°变化。下面的图2显示了天球上的那颗星星在黄道坐标系中的位置。它的经度是粉色角的度数,它的纬度是黄色角的度数。
我们不能直接看到黄道,因为它只是地球轨道在想象中的天球上的投影。可是由于太阳系中的其它行星的轨道平面与黄道平面很接近,当若干个行星同时运行到地球的夜空时你会有幸看到它们在夜空中几乎成一条直线排列。那么这条直线就是黄道在天空中的走向了。请看下面的照片(图3)。图片中的四颗星从上至下分别是土星(Saturn),火星(Mars),金星(Venus),和水星 (Mercury)。照片摄于2010年3月于印尼爪哇以东上空。应当指出,观察者“看”到的黄道的走向与观察者所处的纬度及观察时地球在轨道中的位置有关。研究一下图1便可理解这点。
我国现存对黄道的记载最早见于《汉书·天文志》,距今将近二千年。其中清楚地提到:
“日有中道,月有九行。中道者,黄道。一曰光道。”
看来,黄道也曾经可以叫做光道。至于我们的祖先为什么将太阳在天球上的路径称作“黄”道有多种说法。有人说农作物稻麦成熟时谷物呈黄色,取黄字是我们的祖先对农业收成的向往。有人说黄字取自黄帝,是对帝王的崇拜。黄帝生于公元前两千七百年左右。黄字取自黄帝是有可能的。笔者觉得取黄字也可能是我们的祖先对太阳颜色的细微观察的结果,就像他们称月亮的行走路径为白道那样。根据恒星的光谱分类,太阳的表面温度为5,800K,它的色度正是黄色。事实上太阳光的光谱在黄色部分具有最高的峰值,因此太阳的视在颜色或表观颜色是黄色。不过由于黄光与其他可见光段的光强度差别不是特别大,一般情况下我们看到的太阳光是各种可见光的组合即白光。尽管如此,太阳光有很强的黄色特征是不争的事实。其实在文艺作品中也不乏描写太阳为金色或金黄色的。如果是这样的话,我们的祖先用“黄”道来称呼太阳的行走路径还是很高明的,是有科学根据的。
黄色在中国几千年的文化历史中一直是高贵的象征。比如,黄袍(龙袍)只能给皇帝穿,任何人要是私制黄袍就会引来杀身之祸。有意思的是,不知什么时候起“黄色”成了贬义词,比如黄色电影,黄歌,扫黄打黑,等等。
现存最早有关于黄道的文字记载出现在古巴比伦文化当中。大约在公元前5世纪,巴比伦的天文学家首先使用了“黄道”这一概念。他们还注意到日月蚀与黄道的关联。那就是日蚀发生在月亮是新月的时候,月蚀发生在月亮是满月的时候。但是,并不是每个新月或满月都有日月蚀。日月蚀只发生在月亮是新月或是满月同时又正好跨过黄道或离黄道很近的时候。因此他们把黄道叫做ecliptic,取自日月蚀的英语eclipse,意思是日月蚀发生的路径。
巴比伦的占星术家还观察到黄道附近正好有12个星座。如果将黄道分成12段,每段30°,那么每个段里差不多正好有一个星座。他们把这12个星座所在的天球上的区域叫做黄道带(Zodiac),把黄道上的这12段叫做黄道12宫,每个宫又以相应的星座来命名。黄道12宫是古占星术的核心概念。关于它我们以后有机会再聊。
有人说黄道的概念在隋朝传入中国。虽然隋朝距公元前5世纪有差不多一千年的时间跨度,传入不是不可能,但是黄道和ecliptic两个名词似乎没有任何联系,中国古代对黄道的叙述似乎也没有提到与日月蚀的关联。所以,除非有明显的证据,我还是愿意相信中国的黄道和巴比伦的ecliptic应该是相互独立地产生的。