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为什么要设置二十四节气？
二十四节气是我们传统历法的重要组成部分。千百年来，历法中的节气对我国农牧业的发展起到了重要作用；一些民间节日和民间活动是从节气演变而来的，体现了我国悠久的历史和优秀的传统文化。
中国传统的历法——沿用至今的阴历——是阴历的一种。编制阴历的基本规则是以阴历月作为历月长短的依据。农历月份的平均长度是29.5306天。日历月的长度是29日或30日，即使日历月的平均长度接近农历月份。1.农历月的月相通过新月、上美月、第一绕月、盈凸月、希望、亏凸月、下绕月、下美月和下一个新月来变化。日历月中的每个日期都有月相的意思，以新月为第一天，第一个和弦为第七天或第八天，希望为第十五天或第十六天，下弦为第二十二天和第二十三天，直到下一个新月的前一天是月底的第二十九天或三十天。以12个日历月为一年。这样的一年通常只有353天或354天。
图1随着地球、太阳和月球相对位置的变化，地球上的观测者看到月球被太阳照射的部分周期性变化，即月相变化。
古人不知道地球在绕太阳运行，但已经注意到太阳相对于静止的恒星背景在天空中空运动，确定了太阳在天空中空运动的轨道，称为黄道。太阳在黄道上自西向东运行，称为太阳一年一度的视觉运动，运行一周的时间称为回归年。北回归线是四季轮回，长度为365.2422天。因此，农历和北回归线的长度相差大约11天。
古人想出了设置闰的方法，以克服农历十二月不能反映四季的缺陷。也就是说，两三年加一个闰月，这一年的历年长度就变成了383 ~ 384天，历年平均长度接近一个回归年。现在农历正月初一只在公历1月下旬和2月上中旬之间来回移动。然而，即便如此，由于年代不固定，阴历日期也不能准确反映季节的变化。为了弥补这一点，古人根据北回归线的长度设计了二十四节气，并将其加入历法。
图2地球轨道和二十四节气。制图:张逸杰。
西汉初年淮南王刘安和他的师傅编纂的《淮南子志》中，二十四节气记载完整，其名称和顺序与今天通行的基本一致。二十四节气的名称是根据地球在公转轨道上的位置所反映的夏冬变化，结合相应的气象条件和自然现象而命名的。春分、夏至、秋分、冬至是季节的转折点。在北半球，一年之内，春分和春分长度相等，夏至白天最长，冬至白天最短。
二十四节气是如何划分的？
最初的二十四节气是将北回归线的天数分为24天，冬至后每15.218天为一个新的节气。这种均匀排列节气的方法叫平气。西汉武帝元丰七年，新制定的太初历法颁布，宣布为始元年。二十四节气第一次被完全引入历法。“太初历法”使用的是平定气的方法。目前中国农历规定，太阳黄经每增加15度就是一个节气。这叫平静，清代从李世贤开始实行。
节气取决于地球的公转周期，本质上是太阳历。因为地球的轨道是椭圆的，所以太阳位于椭圆的焦点上。地球的公转速度是不均匀的。地球在冬至后不久经过近日点，夏至后不久经过远日点。经过近日点时运行速度最快，冬至前后两个节气的日期差比平均值短，只有14天多。之后，运行速度逐渐减慢，直到到达远日点，运行速度最慢。夏至前后两个节气的日期相差近16天，之后运行速度逐渐加快。因此，每个节气的时间间隔是不相等的。
阳历中节气的日期大致固定。通常每个月有两个节气，上半月是5日和21日，下半月是8日和23日；前后长达一两天。节气的名称，除了立春、春分等少数直接取自天文定义外，其他都是反映该时间段的气象现象或物候，如雨、蛰等。
表1二十四节气
二十四节气意味着地球在轨道上的24个不同位置运行。一个节气，首先是指地球在绕太阳运行的轨道上到达这个位置的时刻；其次，是指包含这一刻的那一天；三是指从这个节气到下一个节气大约半个月。在我国的普通天文学教材中，通常会列出二十四节气表，其中会列出每个节气对应的太阳黄经日期和公历日期，如左表。
为了便于记忆，按照节气的先后顺序，人们从立春开始，写下了二十四节气歌:“春雨震春而谷天清，夏满山而夏相连，秋寒而秋霜落，冬雪而冬寒。”
从太初历法开始，二十四节气分为十二个中气和十二个节气，它们间隔排列。从冬至开始，以等间隔交替安排每个节气；每个月都有一个节气，一个是中性的。比如立春是第一个农历，下雨是第一个农历，刺痛是第二个农历，春天又分为第二个农历，以此类推。因为两个节气之间的时间通常比一个农历月长，所以一个月可能只有一个节气或一个中气。因此，太初历法规定节气可以出现在上个月的下半月或本月的上半月，而气必须出现在本月。如果当月没有气，那就是上个月的闰月。因此，从闰月后的这个月开始，每个月会有一个节气和一个中气，直到两年多后闰再次设定。这种跳跃原理一直沿用至今。
二十四节气是中国古代历法的独特创造，是世界其他国家历法所没有的。世界古代文明在天文学上取得了巨大的成就，但除了中国，他们只承认每年太阳运动所达到的四个特殊点:春分、夏至、秋分和冬至。
历史上，随着中外文化交流，二十四节气也传到了日本、韩国和一些东南亚国家，在这些国家发挥了非常积极的作用。
实习编辑李诗雨
本文原载于《天文爱好者》2020年第5期
