[科普中国]-24节气是科学还是文化？

好消息！
二十四节气正式列入
人类非物质文化遗产名录了！

新华社报:
昨天，联合国教科文组织保护非物质文化遗产政府间委员会召开第11届常会，中国的“二十四节气”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。

人民群众纷纷从各地发来掌声和欢呼声之余……
也有人提问：
为什么24节气作为农历，却跟公历对应那么好，比如清明总在4月5日？
为什么有时看新闻报24节气不止有日期，还精确到分秒？
为什么有时觉得24节气挺准有时又不准？
为什么为什么为什么……
嗯，每每遇到节气，就有人问我类似问题。我这次就发奋写个大的，一次性答完，包回百问~

遥想……
有一次参加科普活动，我问了在场的观众盆友们一个问题：大家觉得24节气是阳历还是阴历？
大家纷纷说：当然是阴历呀！这是我们老祖宗发明的嘛，阳历是外国人发明的！
我说：那为什么24节气跟阳历日期对应得那么好呢？比如清明一般都在4月5日，夏至在6月21日，立冬在11月7日，前后就算有差异也不会超过2天，为什么呢？
场上沉默了一阵。
我还没来得及得意，就有一位观众大叔说：
因为…24节气被假日办修订过？
好吧大叔你赢了！

回到正题
先从各种“历”讲起~
一、阴历、阳历、农历，你能分清吗？
阳历
就是“太阳历”，是依据太阳的变化来修订的历法，以地球绕太阳一圈的时间为一年。

太阳高度角的变化

阴历
就是“月亮历”，是依据月亮的变化来修订的历法。月亮每经历一次从圆到缺的循环，就是一个月。我国古人常把月亮叫做“太阴”，所以也叫“阴历”。

月有阴晴圆缺

农历
很多人认为农历就是阴历，其实并非如此。农历是我国古代人民独创的一种历法，兼顾了太阳和月亮的双重变化，属于“阴阳合历”。
为什么农历要又阴又阳呢？
我推测，古代中国人可能先观测到了月亮的变化，因为月亮的圆缺变化更加直观，信息更易于捕捉。
但同时，我国古代是一个农业社会，当时的农业生产完全是靠天吃饭，需要严格掌握气候变化的年周期，而这极大地依赖于太阳的变化规律。

古代农业耕作场景

我国古人慢慢发现，月亮的变化与太阳的变化并不吻合，如果只看月亮的话，每12次月亮的圆缺周期后，就会比太阳的一个周期差出一段时间来。日积月累，差距越来越大，农业生产完全得不到指导，这不白瞎了吗？！
于是，机智的古人就在阴历的基础上，补充了太阳的变化，并总结为24节气。
所以，24节气是农历的一部分，它本质上是阳历，我们现在通用的公历也是阳历，两者自然吻合度很高。而农历是阴阳合历，因为有阴历的成分，所以跟通行公历有较大差距。
实际上，纯粹的阴历使用并不广泛，现在似乎只有伊斯兰教还在用，叫“伊斯兰历”。
这种历法只考虑月亮的变化，跟四季的吻合度比较低，每年只有354天8小时48分，每隔2.7年就跟公历差一个月，每年1月可能出现在春夏秋冬四个季节，用起来太麻烦。
二、古人是怎么捣鼓出24节气的？
春秋时期
古人发现，在每一年中，白天和黑夜的时间长短是不一样的。
先是白天越来越长、黑夜越来越短，直到某天（夏至）时，白天最长、黑夜最短。之后白天越来越短、黑夜越来越长，直到某天（冬至）时，白天最短、黑夜最长。之后又开始白天越来越长、黑夜越来越短……周而复始。
阳光下的影子也有类似的变化规律。夏至时，影子最短，说明阳光最“正”；冬至时，影子最长，说明阳光最“斜”。
因此，最早定下来的两个节气，应该是夏至和冬至。

尽管那时的古人，还不知道地球绕着太阳转，却能敏锐地提出了“日至北”和“日至南”的概念。这与我们现代的科学认识，夏至时太阳直射北回归线，冬至时太阳直射南回归线，在思路上已经大为接近。

要知道，春秋时代的古人几乎没有任何观测仪器，仅仅凭借着最简单的观察，加以思索，就发现了日影的长短、太阳的位置和冬夏的交替之间的内在联系，创造出了冬至和夏至的概念，这就是古代劳动人民的智慧，可真是了不起！
战国时期
夏至和冬至的提出，相当于把一年作了二等分。到了战国后期，古人进一步把一年作了八等分，于是有了立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至，一共8个节气。

夏至、冬至，分别指白天最长和黑夜最长，合称“二至”，“至”为极致。
春分、秋分，分别指白天和黑夜一样长的两天，合称“二分”，代表“平分”。
立春、立夏、立秋、立冬，合称“四立”，“立”表示“开始”。
这8个节气更清晰地勾勒出了一年四季的划分，记录在《吕氏春秋》的《十二月纪》中。

《吕氏春秋·十二月纪》

西汉
在《淮南子·天文训》中，古人更加精确地把一年作了24等分，并加以命名，形成我们今天所熟知的24节气，这是24节气第一次被完整叙述。

《淮南子·天文训》

公元前104年，《太初历》正式把24节气明确加进历法中，成为农历的一部分。

24个节气大致对应一年中的12个月，平均每个月对应两个节气。
古人认为这种变化是一种“气”，每月的前一个是“节”，叫“节气”；后一个是“中”，叫“中气”，所以每年一共有12节和12中。慢慢演变简称为24节气。

二十四节气歌
春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。

三、为什么24节气能准确到分秒？
24节气依据太阳的变化而建立，本质上是根据地球绕太阳的公转和地轴倾斜造成的黄赤交角。
如果我们把地球绕太阳公转的轨道视为一个平面圆，并把春分点看作0度的话，那每过15度就是一个节气，24个节气正好360度。

这个度数可以精确到某天某时某秒，比如今年冬至在2016年12月21日 18:44:07，这都可以根据公式推算出来。
当然，我们平时一般按照习惯，把这一整天都当做这个节气。
四、 24节气到底准不准？
24节气不仅在天文上做了精准的角度划分，还加入了其它信息。比如雨水、小暑、寒露、霜降、大雪，这是气象信息；而惊蛰、清明、谷雨、小满、芒种，这是物候信息。
这让24节气的准确性，受到地理条件的限制。
24节气原产于黄河流域，以这一纬度带的温带季风气候特征为基础。但我国幅员辽阔，气候资源多样，在中原以外的大片区域，如新疆内蒙的温带大陆性气候、云贵两广和东南沿海的亚热带季风气候、西藏的高原山地气候、海南和云南广西南部的热带季风气候，肯定是无法套用到24节气中的。
比如立春，意为春季开始，在每年的2月3-5日。
从气候学角度来说，把冬季后5天滑动平均气温值≥10℃的第一天，作为春季开始。
从这个标准来说，黑龙江一般在5月初入春，华北平原一般在4月，江浙一般在3月上旬，福建更早，要是在青藏高原北部，全年无春都有可能，跟立春节气差十万八千里。
即使只考虑黄河流域，每年的气候差异也很大。就说北京，在2002年，3月9日就入春了；但在2009年，4月2日才入春，前后可以差二十多天，显然跟立春节气也对不上。

再比如大暑，意为一年中最热的时候，在每年的7月22-24日。
大暑时，如果出现降雨，那高温天气可能得到缓解；大暑之后，如果副热带高压来袭，天气晴朗、阳光暴晒，可能比大暑时候还热。
所以大暑也未必是最热的时候。

同理，立秋是秋季开始、立冬是冬季开始、大寒是一年中最冷的时候、雨水是降雨开始、白露是天气转凉等等，当具体到某个地区、某一年份时，也都是不准的。
你也许要说了：我去，你可真无聊，要这么对应当然不准了！ 只是说个大概嘛！

说得太对了！
如果只是说个大概的话，那至少在黄河流域，24节气还是能够反映出天气变化趋势的。
比如雨水节气，从多年气候平均状况来看，我国黄河流域在这一天后，降雨总体上将呈现增多的趋势。
请原谅一个科研工作者的龟毛和话唠……
最后要强调的是，24节气诞生于春秋，西汉就已经完整收录入历法。
古人在几乎没有任何气象观测仪器的时代，仅凭肉眼观察、身体感受和分析思考，就归纳总结出这样一套简练优美的规律，道尽寒来暑往、四季更 迭。
还有那些富有诗意的名称：惊蛰、清明、谷雨、芒种、白露……更是意境悠远，美得让人心尖儿打颤。
昨天终于被列入世界非物质文化遗产，真是实至名归！
下一个节气是大雪，你准备好了吗？