冬奥会奖牌包含古代天文知识

冬奥会的奖牌包含了古老的天文知识。

北京冬奥会金牌正面(左)和背面(图片由北京冬奥组委提供)

随着北京冬奥会的脚步越来越近，本届冬奥会和冬残奥会的奖牌设计吸引了很多人的关注。据设计团队介绍，奖牌正面图案源于传统的弦纹玉玉，而背面镶嵌的同心圆环和24个点则是古代天文地图，不仅象征着浩瀚星空，更象征着群星璀璨的冬奥会动员。

那么，奖牌背面取自哪一幅古代天文地图，其中包含了哪些精彩有趣的中国古代天文知识？

设计团队表示，奖牌的设计灵感来源于《周脾算经》中的“七股六室”，主要用于描述太阳年视运动与节气的关系，同时揭示了天文与历法的渊源。与奖牌上的五个圆圈不同的是，在七个比例尺和六个房间的地图上有七个等距的同心圆。每个圆就是一个刻度，这个刻度叫做“房间”。每个刻度代表一年中不同时期太阳的轨道。

在七标度图上，半径最大的外圆就是外标度。此时太阳轨道距离观测点最远，说明冬至寒冷。半径最小的内圆就是内平衡。此时太阳轨道距离观测点最近，说明夏至炎热。冬至至至夏至，中间的五个刻度分别代表大寒、雨水、春分、谷雨、小满五个节气中的太阳轨道圈。夏至至冬至，中间的五个刻度分别代表大夏热、小夏热、秋分、初霜、小雪的太阳轨道圈。从外部平衡到内部平衡，再从内部平衡回到外部平衡，这两个阶段被分成12个相等的部分，它们一起组成了二十四节气。

你可能会想，七度图是不是古人在没有现代天文学知识的情况下，单纯根据温差对太阳距离做的“粗略”划分？答案并非如此。

原因是七标度图不是平面同心圆，而是平行于球体的同轴圆。这个轴贯穿北天极，也就是地球的旋转轴。古人在构建宇宙观的时候，并不知道昼夜的变化和季节的变化是由地球的自转和公转引起的。他们想象了一个与地球同心的无限半径的天球。太阳、月亮和星星都位于球面上，从北天极的中心由东向西旋转，正如中国古语所说：“极星不动，众星拱”。

可以看出，七尺度图并没有机械地划分太阳在平面上的高度，而是描绘了一年中太阳沿着球面在不同尺度之间运动的轨迹。同时，在表观运动中，太阳每天都要绕极轴旋转一周，所以昼夜是有区别的。如果把一年中太阳在不同尺度上运动的表观路径联系起来，就会形成太阳在天球上自转的“黄道”。在西方，十二生肖上的星星被分为十二星座，而在中国古代，它们被命名为二十八宿。它们环绕北极星，日复一日地升起和落下。

把黄道分成24等份，太阳的每一个弧线就是一个节气。因为太阳不是匀速运动的，所以每个节气的跨度不一定相等。同时，“七秤六室”与地球上五带的划分有着对应关系。中尺度对应赤道，内尺度和外尺度分别对应北回归线和北回归线。

二十四节气是中国古代农业领域的伟大创造。几千年来，它们在指示物候季节和指导农业生产方面发挥了重要作用。