陶寺观象台揭秘

                      蔺长旺

一、   问题的提出

据何驽先生2004年和2005年在陶寺观象台实地观测数据可知：2005年3月20日20:33:26春分；提前2天在3月18日东7缝可观测到日出。2004年9月23日00:29:50秋分；退后2天在9月25日东7缝可观测到日出。

又据李勇先生用计算机软件对陶寺观象台进行古今模拟观测计算：对古代BC1955、 B C1626、BC1584这三个年份，模拟观测的结果竟然也同样几乎是与当时日历之春秋分有3天的误差。如：BC1955的秋分是10月9日，但模拟可观测到的日期是10月12日； BC1584的秋分是10月6日，但模拟可观测到的日期是10月9日。现代的模拟观测，以2009年为例，东7缝在3月18日可观测到日切山峰（但春分是3月20日），9月26日可观测到日切山峰（但秋分是9月23日），其误差值与古代模拟观测的结果基本相同。

显然，无论是当今的实际观测，还是对古代的模拟观测，陶寺观象台对春秋分的观测都存在2到3天的误差。

请注意，以上观测所采用的天文基准线方位角是94.465^O，这个天文基准线方位角是通过对陶寺观台遗址观测缝进行GPS定位测量获得的，准确度不存在问题。 但通过理论计算，并考虑陶寺观象台远处山峰观测仰角对日出方位角和黄赤交角的影响因素，在BC2172年亦即相当于《尧典》四仲中星的年代，陶寺观象台的天文基准线方位角应是92.487^O，而不是94.465^O，二者相差2度。换言之，在BC2172那个年代的春秋分日，陶寺观象台以天文基准线方位角94.465^O，断然是不可能观测到日出的，若通过观象台观测确定二分日必然会存在2到3天的误差。但这与古人当时的观测技术和水平恐是不相符合的。因为从北斗-牛郎-织女对应二十八宿之南斗、牵牛、须女并根据黄牛从西亚引进中国的年代上限——BC2500，可知早在BC2500二十八宿就已经诞生（Mr.manor），况且陶寺观象台应是根据实际观测的经验和数据建立起来的，加之还有圭表测影的数据矫正，情理上不应出现这么大的误差。

那么，问题出在哪儿呢？在这个问题出现的根本原因找不到的情况下，仅依据当今实测的数据去研究四千年前陶寺人的历法体系，在基础不稳固的情况下，恐研究结果也未必能到位，所谓陶寺观象台“平均误差4.5天”的结论未必能反映BC2172 那个年代陶寺观象台实际观测的真实。

二、问题的讨论

关于陶寺观象台在春分、秋分（古今）都出现两天观测误差的问题，有文章称“陶寺观象台二分标准基线92度，而‘盈缩大分’有2度误差极值，正好1天1度，所以设计的观测缝94度”。对这种说法，笔者不敢苟同，因为陶寺人本来利用“陶寺观象台二分标准基线92度”恰恰是能够在二分日观测到日出的；若以所谓“‘盈缩大分’有2度误差极值，正好1天1度”来设计94度的观测缝，反倒失去了能够正确观测的机会。（那么，陶寺人当初就是以这个实际相差两天的日期作为二分日呢？ 还是说会将其修正两天后的日期作为二分日呢？这是在是一个令今人疑惑的问题。 ）

实际上，“盈缩大分”与观象台的观测恐毫不相干，不属于同一个观测体系。观象台观测仅仅考察在大约60度张角内日出方位的变化，并以此来确定节气。

   回过头来，我们不妨再分析一下何驽先生2004年和2005年春秋分依据陶寺观象台天文基准线方位角94.465^O的观测数据：

2005年3月20日20:33:26春分；提前2天在3月18日东7缝可观测到。2004年9月23日00:29:50秋分；退后2天在9月25日东7缝可观测到。

按照理论计算，在2004年秋分和2005年春分，在陶寺观象台可观测到日出的天文基准线方位角应为93.1^o, 但陶寺观象台并不存在这个观测缝隙。所以，他只能在春分前2天和秋分后2天，在天文基准线方位角94.465^O的东7缝隙里看到日出。 2天时间里日出方位角的变化数值约为0.66度，这是根据一个回归年在张角60度范围内日出位置大约3天变化1度的概算得到的。那么，距离二分日相差2天，修正0.66度后3月20日和9月23日的天文基准线方位角应为93.76^o。由于93.76^o这个数值也恰好处在东7缝隙的允许观测范围之内，所以在东7缝里，他能够在当今春分的前两天和秋分的后两天看到日出。

从上图不难看出，之所以会出现陶寺观象台古今二分日的观测都存在两天误差，关键是由于天文基准发生了2度变化所致。从冬至到春分，日出位置在60度张角范围内由南到北，每天都在发生北移的变化，由于观象台东7缝观测线位于陶寺观象台BC2172天文基准92度线的南边，自然会在春分日来临的前两天看到；而秋分正相反，要退后2天才能看到日出。

那么，要满足陶寺人那个时期在二分日能够通过东7缝观测到日出的话，必须将东7缝向北挪动一定距离，放在陶寺观象台天文基准线92度上。这无疑是意味着我们今天看到的陶寺观象台系统发生过位移。

将其转化为在观测坐标系里的距离数值，相当于东7缝柱体的位置从天文基准线上向南移了约40厘米左右。笔者经初步演算，也就是说只要将观象台系统整体（包括基点和所有柱体）进行适当移动调整，消除这个误差，则完全可满足BC2172年代的精确观测而不存在大的误差。不过，因受黄赤交角的影响而不会完全适合当今的观测。倘若当今的观测结果让你满意，那就有问题了。

那么，导致这个问题产生的缘由何在？能否得到合理解释呢？

三、 问题产生的缘由

近几年来，笔者往返陶寺观象台数十次，反复研究，略有心得和想法。

陶寺古观象台系统实际上有四部分组成， 1、观测基点，2、观测柱缝隙 、3、远处参照山峰、4、太阳，四点一线，理论上很好，瞄得准，有利于观测的精度。

   由于塔儿山（古崇山）海拔较高，且具有北低、中高和南部也相对较高的起伏之状态，从而造成在60度张角范围的观测仰角变化较大，从夏至方位（东12缝）观测仰角的1度到东5缝的7度，再到冬至方位（东2缝）的5.8度。

  在观测仰角很大，参照系山脉距离又很近的情况下，上述构成观象系统四要素的前三项中，任何一项发生细微的变化，都会对观测结果造成很大的影响，而且这种影响是远远大于黄赤交角影响的。

从陶寺观象台的计算机古今模拟观测和当今实际观测数据来看，确实存在一个导致四要素中前三要素发生变化的问题。之前，笔者先后撰写了5篇文罩陶寺观象台的观测误差问题，但对问题的分析并未到位，只是提出了问题，所以也未引起学界权威专家的关注。
    前不久，去临汾东山参观临汾战役指挥部遗址，亲眼看到了附近地表现存因地震而形成的大面积地表断裂和大幅度错位的现象，又受到良渚学者Mr.manor利用天文准角概念研究宫殿与城门方法的启发，突然明白了陶寺观象台的观测数据为何会不尽人意。

看来，陶寺古观象台的设计没问题，李勇先生对古今特定节气的模拟观测和何驽先生的全方位系统观测所获得的数据也都没问题，的确是一个很了不起的四千年前观测误差极小甚至并不存在的古天文设施。

陶寺观象台恰处于临汾地区东西与南北两个地震断裂带的交汇处。四千年以来，临汾地区地震多发，三百年前、六百年前发生在临汾的大地震就有断裂、位移的相关记载。因此，地震造成局部地表板块微量漂移的现象恐并不稀罕。之前，我以为是观象台柱体部分（观测基点和夏至柱除外）因洪灾或是地震发生了移动，将其他柱体同步向东北方向适当移位即可，但确实是找不到可支撑的证据。昨晚看到网友通过天文方法破解良渚东南门与宫殿关系收到了启发，估计陶寺观象台所在地表板块可能发生过整体的小幅度矢量位移，其所在版块东部的整座山系也可能发生过小幅度矢量位移。如此，表面上看起来观象台系统正常，但实际上在原来的相对空间位置上有了40厘米左右的微量“位移”发生。如此带来的观测仰角、观测基准线很小的变化，也都会造成陶寺观象台二分日古今模拟观测与实际观测产生两天误差和其他的累计误差。

中国科学院国家天文台李勇先生《世界最早的观象台——陶寺观象台及其可能观测的年代》（《自然科学史研究） 第29卷 第3期 2010年 259-270）一文，通过计算机模拟日切山顶的观测得出：陶寺观象台“古代则仅有在第12条缝（东12缝）观测到的夏至，误差为0日”。何驽先生的当今实际观测夏至误差亦为0日，二者吻合。这个原因很简单，因为夏至观测仰角只有1度，远小于其他缝隙的5度或是7度，相当于目视观测平视略向下方，几乎不受山体仰角影响，所以微量“空间位移”不会造成因仰角变化引发观测方位角的变化。BC2172 夏至观测的天文准角为59度19分，而观象台实际的夏至天文准线方位角为60度20分54.7秒， 二者相差仅1度，故东12 缝隙间的宽度完全可满足古今的观测。当恢复观象台本来面目后，使春秋分基准线有94度变为92度后，东12缝夏至天文准线方位角60度20分54.7秒将会发生函数关系的减小变化，但仍然不会影响BC2172年代的观测。笔者之所以要讨论东12缝，是因为还有其他考虑，有学者提出，这个与整个柱体相分离的夏至柱，可能是“夏门”，也就是说他与大禹相关，有可能在夏初时期，观象台的结构发生过政治需要的变化。

另外，不知你是否注意到陶寺观象台南北的两条大沟壑，不少人说是洪水所致，笔者觉得恐也与地震断裂相关，建议有关方面能在陶寺遗址做些地质地震方面的深入研究，同时也希望业界权威专家能利用计算机软件系统，建立天文数学模型，对陶寺观象台进行系统的深入研究，以切实能回答古今模拟观测和实际观测都出现相同误差的问题。

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