白露节气时来运转四季平安（原创白露节气话）

节气“白露”到了~ 很多朋友可能都想起了中学时学习《诗经》时学到的“蒹葭苍苍，白露为霜，所谓伊人，在水一方”。所谓“蒹葭”，指的是芦苇，“苍苍”是说芦苇茂盛；“白露”说的是露水，是一种夜晚或清晨近地面的水气附在草上、树叶上等并凝成细小水珠的自然现象；“伊人”就是古代人说的“他”或“她”。这句诗刻画了清秋的事物和色彩，而诗人心中所想念的“他”或“她”，则在潇湘孤冷的河水另一边，诗人往来徘徊，想见又感到踌躇，神情焦灼，心绪不宁。此情此景，可能大概就发生在“白露”这个节气的时间。

二十四“节气”是中国人民的老智慧，劳动人民经过长期经验的积累，总结出来指导农事。这种反映气候变化时间点的历法，是根据太阳的运行制定的，因此与按照月亮运行规律的“阴历”不同，节气在现在通用的“阳历”上的日期，每年是相近的（而不像春节那样每年要算）。现在说到的“白露”，就在每年的9月7日或8日。《月令七十二候集解》中说道：“阴气渐重，露凝而白也。”这个时期天气渐转凉，露水凝结，古人以四时配五行，所谓“秋属金，金色白”，故以白形容秋露，而有此名。白露期间温度转凉，也常有阴雨天气。《礼记》说道：“凉风至，白露降，寒蝉鸣。”正是秋天到来的特征。

二十四节气的制定，根据的是太阳的位置——“周年视运动”。实际上，是一年中地球在围绕太阳公转，而地球上的我们所看到的太阳，感觉上就在恒星组成的星空背景上向后运动，每年转一圈。太阳一年中所经过的横越天球的路径称为黄道，穿过十二个星座，也就是我们常说的“黄道十二宫”。年轻人们常说自己是什么星座，说的就是自己出生时太阳正经过的十二宫星座，所以十二星座对应的阳历也是固定的。而我国传统的二十四节气，每一个分别相应于太阳在黄道上每运动15°所到达的一定位置。二十四节气又分为12个节气和12个中气，一一相间。现在说到的“白露”，对应太阳到达黄经165度的时间，属于反映气候变化的节气。

二十四节气的太阳黄经度分别为：

春季：立春315度，雨水330度，惊蛰345度，春分360度，清明15度，谷雨30度。

夏季：立夏45度，小满60度，芒种75度，夏至90度，小暑105度，大暑120度

秋季：立秋135度，处暑150度，白露165度，秋分180度，寒露195度，霜降210度

冬季：立冬225度，小雪240度，大雪255度，冬至270度，小寒285度，大寒300度。

古代人是怎么知道二十四节气的呢？古代人用土圭等各种“日晷”测量太阳的影子来掌握时间（早晚影子长，中午影子短），把每年日影最长定为“日至”（又称日长至、长至、冬至），日影最短为“日短至”（又称短至、夏至）。《周髀算经》卷上有记载：“故冬至日晷丈三尺五寸，夏至日晷尺六寸。冬至日晷长，夏至日晷短。”在春秋两季各有一天的昼夜时间长短相等，便定为“春分”和“秋分”。在商朝时只有四个节气，到了周朝时发展到了八个。二十四节气名称首见于《淮南子·天文训》，《史记·太史公自序》的“论六家要旨”中也有提到阴阳、四时、八位、十二度、二十四节气等概念。公元前104年，由落下闳、邓平等制定的《太初历》，正式把二十四节气订于历法，明确了二十四节气的天文位置。

根据简单的天文知识，我们还能把白露时太阳在地球上的直射点纬度计算出来。地轴与黄道面有大概66°34′的夹角，白露时太阳在黄经165°，直射点是正午时间太阳光照射的纬度区域。如简图，记地轴OA与黄道平面的夹角为θ₁（66°34′），地轴OA在黄道面的投影为OB，根据常识OB应该是夏至时太阳直射的位置，而白露时太阳光线直射记为OM，其与OB的夹角为θ₂（75°，每个节气相差15°），而OM与地轴OA的夹角记为θ。利用大家学过的线线角和线面角公式：

cosθ = cosθ₁ * cosθ₂

可以计算得到太阳直射光线与地轴的夹角约是84°5′28.17〃，那么由纬度的定义，可以知道正午时太阳光直射的地理纬度是北纬5°54′31.83〃。

其实有个更加好记的计算公式，是同样内容的另一个记法：

sin （纬度） = sin （太阳所处黄道经度）*sin （地轴倾斜角23°26′16）

利用公式，我们可以计算出各个节气时太阳直射的纬度：

注：网络上流传一种表格，当中太阳直射点纬度是直接按等差数列减出来的，例如该表中白露时太阳直射北纬３°５４′２０″，但这种算法并不准确，没有考虑地球表面是球面。真实的正午太阳倾斜角在一年中的变化如下图所示，可以看到它不是线性变化的：

作者系中国科学院国家空间科学中心科研人员