中国传统天文学中的"节气"一词其实包括两个截然不同的概念。先民最早测得的春分、秋分、夏至和冬至都属于"气",四气由于可以通过观测而取得,所以构成了传统历法中的四个标准时点,古人于是又称之为"四时"。
原始的四时观念仅指四气,与后世以四季为主体的内涵不同。四气可以纳入到空间体系中,借助东、西、南、北四方来表现,而其中"气"的思想当然就有可能通过来自于东、西、南、北四个方向的风,也就是四时的风加以说明,从而形成殷商ト辞中的四方风系统。
《文选・宋玉风赋》:"夫风者,天地之气。"《春秋繁露・五行对"起气为风。"《周礼・春官・保章氏》:"以十有二风。"贾公彦《疏》:"风即气也。"
很明显,由于"风"与"气"是对同一意义的不同表达,因此,商代的四方风体系所建立的以四气为核心的标准时体系是非常清楚的诚然,四气的结构毕竟相对疏阔,于是古人尽量将每气的长度平分,创立了立春、立夏、立秋和立冬四节。这个由四气和四节所构成的分(春分、秋分)、至(夏至、冬至)、启(立春、立夏)、闭(立秋、立冬)八节系统,便是人们熟知的最早的节气。
随着时间体系的精确化发展,古人又在八节的基础上将每节的长度三分,形成二十四节气的体系。在这个系统中,传统的做法是将包括启闭四立在内的排在奇数位置的节气称为节气,如立春、惊蛰等,而将包括分至四气在内的排在偶数位置的节气称为中气,如雨水、春分等。二十四节气的形成时间至迟可以上溯到战国时期,尽管它的全部名称在西汉时期才首次出现。
根据《汉书・律历志》的记载,除雨水和惊蛰、清明和谷雨在汉代以前是互为颠倒的以外,十四节气的次序在两千多年中基本没有改变。"气"是中国传统历法体系中的阳历部分,如果以节气平分岁实,这当然可以得到每一节气的精确长度。然而在四时或八节的形成时期,朴素的历日计算事实上是借助式盘完成的,这传统已可追溯到公元前第三千纪的中叶。原始式盘的核心部分为太一北斗和九宫，这意味着无论四时抑或八节,其长度都应该呈现太一下行九宫这一基本占法的倍数关系。
准确地说,由于太行九宫必从一位的坎宫开始,每四乃还于中央,终于九位的离宫结束,因此其基本的循环周期必为九日,五个循环周期便是八节的长度,十个循环周期便是四时的长度诚然,这样的计日结果尽管可以使在平分空间的基础上所建立的时间系统均匀而协调,但其所积累的回归年长度却无可避免地比真正的岁实缺少五至六日,这意味着八节之中必须有五节或六节的长度不能是四十五日,而应为四十六日。然而遗憾的是,这些节气比四十五日多出的一日在式盘上是无法表现的,于是古人便将比八节的基本周期四十五日多出的这一日称为废日。
安徽阜阳双古堆西汉早期汝阴侯墓所出太ー一九宫式盘铭文完整地记述了这些思想,其自子位左行至西北维依次记云:
冬至,汁蛰。四十六日废,明日立春。立春,天溜。四十六日废,明日春分。春分,苍门。四十六日废,明日立夏。立夏,阴洛。四十五日,明日夏至。夏至,上天。四十六日废,明日立秋。立秋,玄委。四十六日废,明日秋分。秋分,仓果。四十五日,明日立冬。立冬,新洛。四十五日,明日冬至。
八节之中有五废日,以此记录历年,则岁实长度为365日。
商代ト辞所记的四方之风,其实质即言四气,那么史传普遍所记之八风无疑即是八节的另一种表述形式。
《准南子・天文》的记载于此最具系统,其文云:
距日冬至四十五日条风至,条风至四十五日明庶风至,明庶风至四十五日清明风至,清明风至四十五日景风至,景风至四十五日凉风至,凉风至四十五日阖风至,闾阖风至四十五日不周风至,不周风至四十五日广莫风至。
在这个体系中,八节的长度整齐划一,人们只关注节气的物候意义,而忽略了其与岁实长度的凑合。
节气既属阳历成分,其本质便是把太阳周年视运动均匀地分成若干等份,每个节气则标志着太阳在周年运动中的一个固定位置,因此它是反映气候变化规律的客观尺度。中国的传统历法是阴阳合历,在建立阴历月的标准上引入了"朔"的概念,而在建立回归年的标准上又引入了"气"的概念,这两个概念的相互配合形成了中国传统历法的重要特点。
二十四节气的计算主要有两种,古人通常的做法是把一个回归年长度均匀地分成二十四等份。对于使用四分岁实的历法而言,每一节气的长度就是365.25日的二十四分之ー。也就是说,从立春开始,每过15.21875日就交一个新的节气,这就是"平气"。
平气的长度将随着回归年长度的日趋精密而愈加准确。事实上,太阳的周年视运动是不均匀的,北齐天文学家张子信通过长期的观测终于发现了这一点。他认为,太阳在春分后运行速度慢,到秋分后运行速度快,这种看法虽不完全正确,但与事实已很接近。显然,太阳运动的不均匀性使得各个平气之间太阳所走的度数是不相等的。根据这一发现,隋代的刘焯提出了以太阳黄道位置确定节气的方法。他把黄道一周天从冬至开始均匀地分成二十四份,太阳每走到一个分点就交一个节气,这样划定的节气叫作"定气"。定气的时间长度是不均等的,由于冬至前后太阳移动快,一气只有十四日多;夏至前后太阳移动慢,一气又可长近十六日。
古人对定气的认识虽然很早,但在历法中却迟迟没有采用,直至清代《时宪历》开始用定气注历,オ最终结東了中国历法使用平气的历史。相反,定气在日月食推算精度方面的作用却对隋代以后天文学的发展大有助益,首先,刘焯为计算太阳的真实位置发明了等间距二次内插法,唐代僧一行在《大衍历》中对此做了进一步改进,元代郭守敬在《授时历》中则采用了更为精密的招差法来求太阳运动,这些新方法的运用,无疑是古人对于太阳运动不均匀性的了解日趋正确的结果。
