九、天赤道
天赤道為何物？天赤道又有何重大意義，使得古人要如此將此突顯？
首先，以現(xiàn)代天文學(xué)的視角來看，天赤道是天球上假象的一個大圈，位于地球赤道的正上方；也可以說是垂直於地球地軸把天球平分成南北兩半的大圓，理論上有無限長的半徑。
當(dāng)太陽在天赤道上時，白晝和黑夜到處都相等，因此天赤道也被稱為晝夜中分線(equinoctial line)或晝夜平分圓；那時北半球和南半球都處于春分或者秋分，在一年當(dāng)中太陽有兩次機(jī)會處于天赤道上。
其次，對于從地球觀察者的角度來說，天赤道平面是一個垂直于北天極中軸的、處于天球直徑所在平面上的一個大平面，如上圖所示。在實(shí)踐運(yùn)用中，天赤道也有很重要的作用。
我們的先祖很早就發(fā)現(xiàn)：在放置日晷時，必須將日晷的晷面與天赤道平面保持平行；否則的話，太陽照射晷針形成的陰影在每個時間上的長度會都不相同，晷針陰影在晷面上走的就不是圓周運(yùn)動、而是一個黎明和黃昏時針影最長正午時最短的橢圓運(yùn)動。
如果針影走的是橢圓而非圓周的話，那么就無法通過均分晷面弧度的方式來均分各時間段的時長、晷面的每段等分弧長對應(yīng)的具體時間長度都是不一樣的，這樣就無法做到準(zhǔn)確報(bào)時的作用。所以必須將日晷的晷面與天赤道平面保持平行，天赤道因此而成為當(dāng)時天文觀測和應(yīng)用的基準(zhǔn)。
從現(xiàn)代天文學(xué)來看，之所以要保持日晷指針指向北天極，是為了模擬太陽在地球赤道上的每日視運(yùn)動軌跡。而地球上除了赤道外，每個地方的緯度都是不同的，為了模擬出赤道的效果，必須先對當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥茸鱿鄳?yīng)矯正。
而在不借助其他工具的條件下，最簡單的矯正方法就是將日晷的晷針指向北天極，在將晷面與晷針保持垂直，這樣晷面就與天赤道相平行了，如下圖所示：
之所以須在不同地理緯度都模擬出地球赤道的效果來放置日晷，是因?yàn)椋旱厍虺嗟琅c昏晨圈的圓心都是地球的球心,因此昏晨圈將赤道分成二份等長的半圓,從而使得赤道任何一天晝夜是等長的。并且在赤道上，太陽每個小時在天球上的運(yùn)動軌跡也都是基本相等的，相應(yīng)的照射晷真而形成的晷影在每個小時畫出的弧線長也是相等的。
因此將晷針指向北天極、晷面與天赤道保持平行后，就能使晷針的針影走出如同將日晷放置在赤道上那樣的等分效果，這樣就能通過分辨針影劃過的弧線長來判斷相應(yīng)的時間跨度。
由于天赤道之于天文觀測和日常計(jì)時有如此這般的重要作用，所以我們的先祖才會以天赤道為基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)二十八星宿，以便于日常計(jì)時工作的開展。在當(dāng)時生產(chǎn)力條件下要找到天赤道的方法就是：通過觀測那些從正東方星宿的升起，并將這些星宿做一連線，于是就能找到一個完整的天赤道圓周。而要確定正東正北等四方方位也不難，只需借助一些簡單的工具就可辦到：
《淮南子·天文訓(xùn)》云：“正朝夕：先樹一表，東方操一表卻前表十步，以參望日始出北廉。日直入，又樹一表于東方，因西方之表，以參望日方入北廉，則定東方。兩表之中與西方之表，則東西之正也。”意思就是在以10步為半徑的圓弧上移動表?xiàng)U測日出、日入位置，連線得到正東方向。如下圖：
在確定了正東后，正南正北所在的子午線也就能確定；如果需要進(jìn)一步精確的話，則在正午時通過測量表影是否最短，來進(jìn)行更精確的矯正。在確定了子午線后，可將日晷的晷針沿著與子午線平行的方向排列。
然后在黃昏時，在正東方的地平線上尋找標(biāo)志性亮星（如心宿二、婁宿二等），通過觀測它們在夜空中的軌跡，即可大致規(guī)劃處天赤道所在的平面與地平面的夾角。將日晷的晷面與天赤道所在的平面保持平行，并以此角度至于地平上；再將日晷與晷面保持垂直，同時依然保持與子午線的平行——這樣，一套“日晷—子午線”天文系統(tǒng)制成。
此時的日晷晷面與真實(shí)的天赤道平面未必保持完全平行、晷針?biāo)敢参幢厥潜睒O點(diǎn)，需要對日晷進(jìn)行精確矯正后才能達(dá)到正確報(bào)時的作用。要進(jìn)行矯正也不難，只需在白天定時測量晷針針影的長度，直到確定無論在一天內(nèi)的哪個時間里，針影的長度始終一致——這時就可確認(rèn)日晷的晷面與天赤道平行、晷針?biāo)笧楸睒O點(diǎn)。
在確定了天赤道后，就需要確定天赤道各星宿之間的宿距。于是古人建立了一套以北天極為原點(diǎn)、天赤道為0緯度的經(jīng)緯線體系。通過這套體系的劃分可以確定各星宿在天赤道體系中的位置。退一步說，即使沒有這套經(jīng)緯線，也無妨天赤道邊二十八星宿宿距的測定。
因?yàn)榭梢詤⒄彰總€星宿與終年高懸于天的北斗七星之間的角度和距離，來確定每個星宿在天球上的位置。由此可見，建立天赤道經(jīng)緯體系和確定二十八星宿之間的宿距并非難事，它們應(yīng)該是隨著二十八星宿一起誕生的。而確定了二十八星宿在天球上的位置后，就使人工計(jì)算星宿位移需要多少時間成為可能，為日后測定黃道和制定“推步歷”做了必須的鋪墊工作。
【東方文化號】
