
2020年2月4日是“立春”日,精确时间是17点03分12秒。如此精确的时间是怎么得来的呢?这要从二十四节气的确定说起。
01 二十四节气的来源
站在地球的视角上看太阳的运行,一年转一圈,这一圈的轨迹就叫黄道,它其实是从地球上看到的太阳运行时在天球上投影的轨迹。太阳就在这黄道上周而复始,一年又一年地运行着。
古人发现了这个规律,把黄道分成12等份,每等份30度,称为1个月。这是我们今天普遍使用的阳历的来源。中国古人则把黄道分成了24等份,每等份15度,称为1个节气。所以太阳运行一圈就有了24个节气,每15度对应一个节气。
二十四节气反映了太阳的周年视运动,阳历也是依据太阳回归年来制定的,所以节气在现行的阳历中日期基本固定。这样一月中有两个节气,月初的叫节气,月中后的叫中气。古代巴比伦的黄道十二宫亦是把黄道分为12等份,因此占星学中十二星座与二十四节气中的十二个中气不谋而合,一一对应。
那么0度是怎么确定的呢?原来太阳一年中两次直射赤道,这一天昼夜等长,古人就将此时太阳在黄道上的位置定为0度和180度,直射点北移过程中的一次为0度,南移过程中的一次则为180度,对应的节气分别是春分和秋分。
由此可推算出二十四节气分别对应的太阳在黄道上的位置,如下图所示。

二十四节气分布图
02 二十四节气点的计算
节气点的测算实际上就是观察太阳在黄道上的运行,计算出到达节气点时对应的阳历的时间。2020年2月4日17点03分12秒,就是太阳到达黄经315度的确切时间。显然仅用肉眼观察是无法精确的,人们发明了计算方法。
节气日期的计算,有一个公式:[Y*D + C] - L
其中:Y=年数后2位,D=0.2422,L=闰年数,21世纪C=21.37,20世纪=22.20。
例如:2088年夏至日期=[88×。0.2422+21.37]-[88/4]=42-22=20,6月20日夏至。
这个公式只能计算日期,无法精确到分秒,好在现在有了计算机,可以精确地计算。这是一项复杂的运算,不仅要计算太阳和地球的运行速度和角度,还要考虑到整个太阳系间其他天体的引力作用,不仅仅是几大行星,甚至连小天体都要算到,这只有专业的人员借助专业的仪器才能做到。
我们现在见到的精确的二十四节气的时间是中科院紫金山天文台历算部门计算的,每年都会提前计算出来,登载在天文台出版的《中国天文年历》上。
03 古人的计算方法
古人既没有望远镜,也没有计算机,是怎么测算节气点的呢?
我国古代劳动人民发现了太阳高度变化造成的物体影长变化与岁月周期变化的相关性,发明了高表测影法。通俗的说,就是垂直于地面立一根杆,通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化,并制作专门用以测影的仪器,叫奎表。

奎表
影子最短为冬至日,影子最长为夏至日,由此确立了夏至与冬至,然后按每15天一节气进行推算 ,便得到24节气的准确日期,不过显然是精确不到分秒的。
古代还有“看灰立春”的说法,元代诗人王冕诗曰:葭吹六管动飞灰,便觉春从地底回。句芒是民间神话中的春神,传说在寒冬即将逝去前,句芒采河边葭草烧成灰烬,放在竹管内,到冬尽春来,阳气上升,竹节内的草灰便浮扬起来,标志着春天的降临,句芒便下令开始播种,于是看灰立春成为人们判断立春时令的一种方式。

春神句芒