北京中轴线指向北极星勾陈一的考证——基于郭守敬天文测量技术推论

2025-3-5 08:36| 发布者: weiwei |原作者: 王锐英|来自: 北京桥梁

摘要: 北京中轴线与真子午线偏斜了一个2度多的小角度，也就是说北京中轴线没有指向正南正北。这一点早就引起了清代绘制地图者的注意，在1752年的《北京内外城图》中鲜明的揭示出来。民国六年（1917年），徐珂编撰《清稗类 ...

北京中轴线与真子午线偏斜了一个2度多的小角度，也就是说北京中轴线没有指向正南正北。这一点早就引起了清代绘制地图者的注意，在1752年的《北京内外城图》中鲜明的揭示出来。民国六年（1917年），徐珂编撰《清稗类钞》一书说过：“京师正子午线，京师建筑屋宇，其定方无用正子午线者，虽皇宫亦必略斜。俗传正阳门城西数武埋有石兽，地安门外桥下有石猪，即为京师之正子午线。”正子午线就是真子午线。当然，有真子午线，没有假子午线，真子午线是相对磁子午线说的。北京中轴线极有可能就是元代的磁子午线，本文特此指出不仅是磁子午线，北京中轴线还指向了北极星勾陈一。

1、北极星勾陈一不在北极点

就此本文介绍一个元代的重要史料旁证：

1）《元史》卷一百六十四《列传》卷第五十一《郭守敬》中记录：

“祖冲之造大明历，始悟太阳有岁差之数，极星去不动处一度余。”

2）《元史》卷四十八《志》卷第一《天文一·简仪》记录：

“极星去不动处三度，仅容转周。”

“极星”当为北极星，“不动处”即北极点、北天极，此极点是没有星星的。“仅容转周”意思为这是距离北极点最近的、可以通过仪器直接观测到的围绕北极点做完整的圆周运动的唯一的星星。

北极星辰

祖冲之引入岁差编制《大明历》，时间在公元462年的南北朝时期。到了郭守敬制造天文仪器、编制《授时历》的1280年，时间相差818年，北极星距离北极点由1度多变为3度。但需注意这不是同一颗星，祖冲之（其子祖暅观测）的“极星”应该是纽星（北极五，天枢），郭守敬观测的“极星”是勾陈一。

纽星（北极五，天枢），曾名古北极天枢，当前赤经12h49m13.6s，赤纬83°24′46″，与北极差为6度54分9.4秒。

勾陈一，小熊座α星，当前赤经2h31m48.71s，赤纬89°5′50.6″，与北极差为0度54分9.4秒。现在为距离北天极最近的一颗星，成为如今的“北极星”。再过80年后，勾陈一赤纬89度32分50.6秒，与北极差仅为27分9.4秒，最接近北天极，然后逐渐远离。

北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载，他自己大约在1072年前后亲自观测极星：“知天极不动处，远极星犹三度有余。”沈括看到的“极星”距离北极点3度多，那么这颗星到底是勾陈一呢，还是纽星呢？

可以计算一下，纽星与勾陈一的角距离约 7.7°。现在纽星到北极点约 6.59°，勾陈一到北极点约 0.90°，合计7.49度很接近7.7度，两者几乎在一条直线上。而且沈括的观测时间上距祖暅610年，下距郭守敬210年。显然沈括看到的极星不是纽星，应是后世郭守敬观测的勾陈一。

2、郭守敬创制了领先世界的简仪

郭守敬设计制造的简仪极其精妙，300年后，欧洲才出现同类仪器。郭守敬利用简仪等仪器精确测得一年为365.2425日（该数据与地球绕太阳公转一周的实际时间只差了26秒）；他创制的简仪中的赤道装置和地平装置，分别是近代大型望远镜赤道装置和地平经纬仪的原型，在观测镜筒即“窥管”两端设置十字丝，是后世望远镜中十字丝的鼻祖，因此简仪是一件超级精密仪器。

19世纪清代北京观象台的明制简仪，毁于1900年八国联军

简仪及其构造示意图

在制造简仪中，郭守敬特别注意了极星和北极点的距离。根据《元史》卷四十八《志》卷第一《天文一·简仪》记载，应该首先确定“极星去不动处三度，仅容转周”，以此为观测孔半径；据此设计“定极环，广半寸，厚倍之，皆势穹窿，中径六度，度约一寸许。”中径六度即直径，每度按一寸计，正好囊括北极星转动范围；观测望远镜“窥衡长五尺九寸四分，广厚皆如环”。窥衡相当于镜筒，按长度并取半径三寸计算，可以算出最大观测视角为±2°53′28.57″；若按“许”稍大计算，可±3°左右。

再与“极星去不动处三度，仅容转周”对比分析，可以判断郭守敬当年观测的极星与北极点的赤纬差肯定不大于±3°。“仅容转周”四字很关键，不是靠移动窥衡漫天观测再计算分析，而是将北极星的运动轨道圈在了窥衡望远镜（头）的视场范围内，可以一次观测测定。

还需要注意，北极点虽然没有星星，但早已引起古人的注意。本人推测这个注意和认知相当久远，而且与太极、天一、天乙、太一、太乙有密切关联，正如《易经·系辞》上传第十一章：“是故，易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业”所言易学之理，值得探究。后世将“太极”笼统归为“众星拱辰”的北极星，丢失了本源的意涵和哲思。本文分析，一方面，无论祖冲之（祖暅）、沈括，还是郭守敬，都将这个太极本源简单名为“不动处”，或即使“天极不动处”，大意为天极旁边或天极范围内的一个不动处，没有认识到其极端重要性。另一方面，他们都认识到了北极点即北天极的高贵尊严，不便于指名道姓地述说。

3、北京中轴线指向勾陈一

本人推测北京中轴线指向了元代冬至时节的勾陈一，没有指向北极点即北天极。虽然没有看到郭守敬关于中轴线的文字记录，但从这个精密观测装置和观测数据看，当时元朝和郭守敬是完全可以为中轴线的精准测量定向作支撑的，当时的测量科学技术是能够实现的。

为什么是冬至的勾陈一呢？因为当值冬至日前后，北斗七星主体位于东方，斗柄下垂指北为“天下皆冬”，而勾陈一正与其相对位于北极星西侧，与北京中轴线遥遥相接，北京中轴线向北偏西一点正好指向太空中的勾陈一即北极星。此时即元代的勾陈一也刚刚扶正为北极星时间不长，与北极点还有三度的距离。

中国古代建筑的布局通常遵循象天设地方正和谐的原则，为了实现坐北朝南、向明而立的传统，通常采取观测日影、北极星即可保证足够的南北方位精度。但从指南针使用和发现磁偏角后，发现了北极星与北极点并不在同一个点位，那么根据谁来确定建筑方向？如何向皇帝禀报和解释呢？风水学说善于解释，自从风水学说掌控局面起，人们就有意避开了正北正南方位，而且以坐山面向理论和实践，避免与天帝、与冲煞直接相对的尴尬局面。指向勾陈一就避免了指向北天极，那是真正的昊天上帝神明所在，是万物之本太极。

当然，在某些特殊场合下，统治者可能会采用正子午向的设计，如天地坛，寓意着沟通天地神明，建立人神联系的神圣使命。这也是重新发现北京中轴线偏斜后，引起许多学者专家进行分析、议论和推测，风水讲究成为最主要的因素。

4、本文作者也曾经推测和归纳为三个因素的复合：

一为物理因素，元代的北京地区磁偏角为2度多，中轴线以当时的磁子午线为准。因为此前200年，北宋沈括就在《梦溪笔谈》中记载了磁偏角，说明指南针磁偏角应为元大都规划大师刘秉忠所掌握，忽必烈也应该知晓，也为辽、宋、元社会民间人士尤其风水师所了解。

二为天象因素。指向当时的勾陈一。因为相对地球的自转和公转，恒星都是运动的，勾陈一作为中轴线指向一定是在某个特殊的时令——代表了“一元复始”深厚意义的冬至节气。

三为风水因素，即建筑风水和抢阳观念。中国传统建筑大致为坐北朝南，但按风水学说的“二十四山理论”，还有最佳的坐山朝向，对于北京城符合“子山午向兼壬丙”。这是风水、心理和争取冬暖夏凉的各种因素的混合要求。

上述各种因素均含有科学和文化内涵，绝不可简单归结为迷信。

本人曾经根据上述各种时空要素，结合元大都崇天门到齐政楼（鼓楼）的距离和中心台位置的考证分析，得出元代北京中轴线偏离真子午线的小偏角大小，其值可以精确到北偏西-2⁰06´05″（计算值-2⁰06´4.69″），并且在钟鼓楼位置形成“冬至子中，一元复始”卦象，子中为半夜子时之中。这个角度推算值与上世纪北京有关部门针对中轴线的两次测量，从天安门到钟鼓楼的数据-2⁰06´4.92″（1952年）、-2⁰06´56.62″（1964年）几乎完全吻合，特别是与1952年的数据计算值相差0.23秒，仅仅万分之0.3。