友好合作交流协议,日本爱媛大学村上恭通先生一行访问考古所

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2003年~2005年,中国社会科学院考古研究所山西队与山西省考古研究所、临汾市文物局合作,为了完成“中华文明探源工程”预研究和第一阶段的重点聚落研究任务,发掘了陶寺中期小城大型建筑基址IIFJT1[①]。其半圆形特殊形制,引起学术界对其功能的特别关注。作为发掘工作的主要担纲者,我队始终推测台基的功能是集观象授时与祭祀于一身。台基的核心是由夯土观测点遗迹和夯土柱缝遗迹构成的天文观测建筑仪器系统,总计13个柱子、12道缝隙,面向东北至东南。我们根据考古遗迹推测,陶寺时观测者身子直立立足于观测点直径25厘米的核心圆上,透过特定的柱缝观测早上日半出或日切崇峰山巅时是否在缝正中。如果日半出或日切在某缝正中,则是陶寺历法中某一特定日子。比如看到东2号缝正中日半出崇峰一山头,就是冬至;假如在12号缝正中看到日半出山脊就是夏至。

   
2009年11月9日~12日,以日本奈良县立橿原考古学研究所所长菅谷文则教授为团长,总务计划部部长寺泽薰、总括研究员坂靖为成员的日本奈良县立橿原考古学研究所代表团应邀访问中国社会科学院考古研究所。11月10日,中国社会科学院考古研究所党委书记齐肇业、所长王巍、副所长白云翔会见了代表团全体成员,就长期以来双方的友好合作的成果进行了回顾,并就今后的交流与合作交换了意见。会见后,举行了“中国社会科学院考古研究所与日本奈良县立橿原考古学研究所友好合作交流协议签字仪式”,签字仪式后,菅谷文则教授应邀做了题为《中国发现的东罗马金币和波斯银币》的学术讲演。

   
6月3日王巍所长、白云翔副所长会见日本爱媛大学村上恭通先生一行,双方就开展考古学合作研究等事宜进行了深入交流。

   
为证实我们观象授时的假设,自2003年12月22日冬至至2005年12月22日,我队进行了两年的实地模拟观测,总计72次,在缝内看到20次,从新观测点看到16次。模拟观测工作得到中国科学院自然科学史研究所组织的、中国社会科学院考古研究所、中国科学院研究生院、中国科学技术大学参加的中国科学院交叉学科创新项目“山西陶寺古观象台遗迹研究”课题的经费支持。其结果不仅大致摸清了陶寺文化冬至到夏至再到冬至一个回归年的历法规律,并且获得了十分珍贵的第一手观测资料,为探索陶寺IIFJT1的天文功能提供重要依据。

 

 

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一、实地模拟观测方法

 

   
《尧典》说:“历象日月星辰,敬授民时。”鉴于陶寺IIFJT1的缝槽大体指向日出方位,参考世界原始民族常用的太阳地平历(horizonal
calendar)或称定点历(position
calendar),我们首选观测日出。我们模拟观测的主要方法是,用金属货架做成与观测缝同样形状、同样宽度的立体框架模拟观测缝,直接立于观测缝遗迹上。我们在观测点上架设数码录像机,记录拍摄日出过程,数码相机放置在录像机正顶部位,同时观测日出是否在框架“缝中”。光学相机设置在录像机的正前方,保持观测日出方位角度与录像机一致。

会见代表团

   
观测日出的同时无暇进行日出角度和仰角的测量,而是根据照片和录像资料记住日半出、日切点的位置,观测用框架不动,在当天用全站仪测量。每天或每次观测完毕,摄影器材和全站仪都要撤走收回室内,第二天观测同一缝日出或观测下一道缝日出再重新设置摄像器材和全站仪。每次观测完毕测量日出角度时,全站仪均重新架设,重新置零。2005年5月之前,全站仪的置零是用普通地质罗盘定出正北(磁北),从观测点仪器对中点向正磁北迁延出一条3米长的白线绳,用全站仪俯窥白线,用窥镜中的十字丝纵线对准白线,而后置零,如此做法实际很不精确,致使正北置零与真正的磁北有误差,可能会导致测量的日出方位角数据与实际观测状况不符。

 

   
需要特别解释的是,陶寺观测点遗迹的发现是在IIFJT1发掘的后期。此前我们在模拟观测点的寻找上走过一段弯路。原先由天文专家为我们按照观测柱缝列圆弧计算出来的圆心作为实地模拟观测点,出现了冬至日出不在缝中、崇山主峰塔儿山不在缝中的问题,我提出一个修改方案,以圆心点为中心半径50厘米的范围内,是陶寺人观测的立足位。每道缝必定对准一个山头,人在立足位的范围内寻找所观测缝内正中山尖日出的最佳观测点。于是我们确定了三个观测点,A点为原来用的观测点,用于观测除冬至和塔儿山主峰以外的所有缝的日出;B点由A点向西偏移45厘米,用以观测冬至;C点由A点向北偏移16厘米,用以观测塔儿山顶日出[②]。实际上,由于已经错过了B、C两点实用观测日期,至2004年5月10日之前的15次观测均使用的A点。

   
中国社会科学院考古研究所与日本奈良县立橿原考古学研究所友好合作交流协议签字仪式于11月10日下午举行。签字仪式由中国社会科学院考古研究所副所长白云翔主持,中国社会科学院考古研究所党委书记齐肇业、各研究室主任和有关代表参加了签字仪式。签字仪式上,中国社会科学院考古研究所王巍所长、日本奈良县立橿原考古学研究所菅谷文则所长先后致辞,并代表双方在协议书上签字。签字后,参加仪式的主要人员合影留念,大家一起举杯庆贺。签字仪式在庄重、友好、亲切的气氛中结束。

   
2004年5月中旬天文学家陈美东、武家璧先生等发觉后提出坚决反对,认为一个与天文观测有关的遗迹绝不可能是多观测点的,古往今来既没有这样实例,在理论上也是行不通的,必须是一个观测点。我们本着相信科学的原则,从可以看到东2号缝中缝冬至日出的B点向西北做延长线,从可以看到东5号缝塔儿山日出的C点向西北引出延长线,两延长线交汇,并同时要求这个交汇点必须可以从10道缝看出去。经过一周的摸索,我们终于找到了这个模拟观测点,该点为C点延线后1.5米与B点延线后1.4米交汇点。GPS座标N35°52′55.9″,E111°29′54.9″。

 

   
该点原本位于便于模拟观测的堆土台子上,为了铲除土台子拍摄基址全景照之后仍可继续利用该观测点进行实地模拟观测,我们事先用探铲垂直向下钻孔,将土台子表面上的理论模拟观测点下移到现存基址表面上,孔内灌入白色涂料。当2004年10月29日发现陶寺观测点遗迹时,我们的模拟观测点恰好落在陶寺观测点那个直径25厘米的核心圆面上,我们的仪器对中点位于陶寺观测点圆心点正东4厘米点上。假如按照双足并立站在陶寺观测点核心圆面直立目视观测日出的话,这4厘米的误差实际可以忽略不计的[③]。从而证明我们寻找的实地模拟观测点与陶寺文化中期实际使用的观测点可以说珠联璧合。于是,自2004年5月23日以后我们用改进的“新”观测点观测资料是比较可信的。

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签协议仪式

观测缝
平面形状
剖面形状
长cm
宽cm
残深cm
观测缝中线方向角
缝中线间夹角
仰角
东1
长条形
凸圜
120
30
6
131°04′4.7″
 
5°33′33″
东2
长条形
凸圜
120
25
6
125°02′44.2″
6°01′20.5″
5°48′34″
东3
长条形
凸圜
130
20
4
118°52′18.7″
6°10′25.5″
5°31′43″
东4
长条形
凸圜
130
20
9
112°40′47.2″
6°11′31.5″
6°07′53″
东5*
长条形
凸圜
135
20
10
105°59′59.2″
6°40′48″
7°11′56″
东6
长条形
凸圜
125
20
9
100°38′16″
5°21′43.2″
5°46′22″
东7
喇叭形
楔形
145
内20、外50
16
94°27′52.2″
6°10′23.8″
4°15′53″
东8
长条形
凸圜
150
20
8
89°06′21.7″
5°21′30.5″
3°19′28″
东9
喇叭形
凸圜
165
内15、外40
8
82°18′14.7″
6°48′07″
2°15′41″
东10
喇叭形
凸圜
190
内14、外20
4
74°35′30″
7°42′44.7″
1°54′23″
东11
空当侧视成缝
 
 
50
 
66°4′31″
8°30′59″
1°07′11″
东12
长条形
凸圜
160
40
17
60°20′54.7″
5°44′36.6″
1°15′29″

 

 

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                                                          表一

 

 

齐肇业书记在签协议仪式上

   
注*塔儿山在东5号缝内偏南,仰角7°16′44″。表中方位角为真方向,不包含磁偏角。除东3、11、12号缝中线仰角测量仪器高为1.91米外,其余皆为1.81米。

 

   
我队测量日出方向角度在2004年秋季之前一直使用大平板仪,测量的数据精度根本达不到天文学计算要求。2005年4月30日和5月1日,北京恰恒科技有限公司受中国科学院自然科学史研究所和中国社会科学院考古研究所合作的“山西陶寺古观象台遗迹研究”课题组委托,精确测绘陶寺时期观测点圆心至各夯土柱夹缝以及缝中线的方位角,各缝中线仰角由冯九生利用日本产索佳牌全站仪以陶寺时期观测点圆心为基点测量得到,数据参见《表一》。

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    下面逐一介绍各观测缝模拟观测的结果。

 

               

白云翔副所长在签协议仪式上

二、模拟观测结果

 

 

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1.    东1号缝(简称1号缝)   

 

介于夯土柱D11与D10之间。形制、尺寸、角度见表一,后同。

签协议合影

由于2003年12月22日冬至观测日半出(指太阳视中心在山脊上露出一半)方位角为123°57′41″,日切(指太阳轮廓下缘切于山脊)方位角124°24′13″,不可能进入1号缝。2005年12月22日冬至日出最南点仍进不了东1号缝。因此1号缝不可能用于日出观测。或许与其他天象观测有关。

 

 

   
签字仪式后,菅谷文则教授用中文做了题为《中国发现的东罗马金币和波斯银币》的精彩演讲。菅谷教授在讲演中,根据他在新疆、中西亚等地长期考察的研究成果,就调查情况和研究历史作了详细的介绍,并就萨珊银币与阿拉伯萨珊银币的区别、交通线路的考察、玻璃器等相关问题进行了阐述。演讲内容丰富、精彩,观点新颖深刻,受到了与会者的高度评价。与会者还就相关问题同菅谷教授进行了交流和讨论。

2.    东2号缝      

 

介于D10与D9之间。形制、尺寸、角度见表一。对应崇峰主峰塔儿山以南一大峰峦,我们编号为S8。

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2003年12月22日冬至观测,早上8:17:38日半出(指太阳视中心在山脊上露出一半)方位角为123°57′41″。8:20日切(指太阳轮廓下缘切于山脊)方位角124°24′13″,仰角5°50′32″。8:23:48太阳位于缝中线,但已离开山头。

 

2005年12月22日,冬至。今晨观测:8:18:36(录像机时间记录比标准北京时间提前2分19秒)日露出,位于东2号缝内北角,方位角124°12′30″(此方位角为减去当地磁偏角4°12′40″的真方位角,后同),仰角5°42′26″。8:20:13日半出,位于东2号缝内北部,方位角124°26′24″,仰角5°40′40″。8:22:06日切,位于缝中微偏北,方位角124°54′36″,与缝中线方位角差8′08.2″;仰角5°45′57″。

 

2005年12月23日,8:19:07日露出,位于东2号缝北外侧,方位角124°10′58″,仰角因有雾气,大约5°35′49″。8:20:28日半出,位于东2号缝北壁一半,方位角124°22′35″,仰角5°35′50″。8:22:02日切,位于东2号缝内北侧,方位角124°32′09″,仰角5°41′03″。

菅谷文则教授演讲

2003年和2005年冬至两次观测的结果有所不同,前者日切时偏于东2号缝中线以北,后者日切在中线上。考虑到2003年12月22日观测时所用的A点观测点是最初的观测点,2005年12月22日观测点是用的陶寺文化原有的观测点,更加准确,因此2005年12月22日的观测似应更可靠。

 

2005年12月22日冬至日切点位于东2号缝中线偏北8′08.2″处,误差较大,因此首先排除4000年前日切在东2号缝中线的可能。武家璧博士计算黄赤交角变化导致今天冬至日出较4000年前北移38′30.95″。2005年12月22日冬至日半出方位角

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124°26′24″+38′30.95″=125°04′54.95″

 

因为东2号缝中线方位角125°02′44.2″,因此

报告会现场

125°04′54.95″-125°02′44.2″=2′10.75″

 

这2′10.75″的误差可能是我们测量日半出角度时太阳视中心点判断上出现误差,但是误差很小,于是4000年前陶寺文化中期冬至日半出大约在2号缝中线。据此,2号缝应是陶寺中期日南至即冬至[④]日出天文准线,缝中线日半出日期大约为每年的12月22日前后。

 

 

 

3.东3号缝 介于D9与D8之间。形制、尺寸、角度见表一。

 

(1)上半年

(责任编辑:孙丹)

2005年1月20日阴历腊月十一,大寒,晴天。早上8:16:11时太阳露头,在东3号缝的南侧D9号柱内,未进缝,仰角5°32′15″。方位角118°37′04.7″,
当在东3号缝内北侧,与观测实际天象不符,方位角测量有误。

8:18:00日半出,仍在缝南侧柱内,方位角119°00′21.3″却在缝内偏南侧,与实际天象不符,角度有误。

8:19:38日切于山脊,在缝南侧主内,不在东3号缝内,仰角5°32′15″。方位角119°16′51.7″,虽然趋势与实际天象相合,但是角度可能也有误。显然2005年1月20日大寒的实际天象日半出与日切皆未到3号缝内,由于角度测量的误差,以致无法推算几天后日半出或日切在缝中线上。只有根据下半年2004年11月18日东3号缝中日切至12月21日冬至东2号缝中日半出间隔33天来推算,3号缝上半年大约在冬至日后33天即2005年1月23日缝中日切,比今大寒晚3天。

(2)下半年

      
2004年11月18日阴历十月初七,小雪前4天。7:47:40时太阳露头,位于东3号缝北壁外侧北柱内,紧贴北壁,方位角118°14′15.7″,实际观测天象与方位角度相合。

7:48:31日半出,右侧外缘进东3号缝,方位角118°33′16.3″。

7:49:49日切山脊,太阳与地面相切时全部进东3号缝,左侧外缘与东3号缝北壁相切,方位角118°44′11.7″。日切方位角与3号缝中线方位角角差 
8′07″,向北偏,大约是黄赤交角变化使然。四千年前11月18日日切大约在3号缝中线上。比2004年小雪11月22日7时提前4天。此日到2004年冬至日12月21日21时间隔33天。

 

4.东4号缝     
介于D8与D7之间。形制、尺寸、角度见表一。对着塔儿山以南一小山尖,编号S6。

(1)上半年

      
数次观测均未能在4号缝中看到日出。根据2004年2月上旬模拟观测得到此时段日移速率为21.6′/天。太阳从3号缝走到4号缝大约走过371.525′。

371.525′÷21.6′/天≈17.2天

2005年1月23日东3号缝日切之后17.2天,太阳应到达4号缝中,即2月9日。但是,春分之前,黄赤交角变化四千年前较今天日出偏南,考虑到这一因素,陶寺文化时期日切于4号缝中线应再多加1天,即2月10日。比2005年立春2月4日2时晚6天。自1月23日日切3号缝中线至2月10日,间隔18天。

(2)下半年

2004年11月1日阴历九月十九日。7:32:10时日始出,在东4号缝内偏北,方位角112°27′09.2″,仰角6°08′20″。

7:33:15日半出,太阳几乎在4号缝的正中略偏北,方位角112°32′02.2″,仰角6°08′38″。

7:34:37日切山头S4,日南缘已出4号缝内侧南壁,方位角112°47′08.2″,仰角6°06′12″。日切时太阳视中心偏于4号缝中线以南6′21″,且日南缘入于缝南壁,不甚合理。考虑到黄赤交角变化,故反推前4000年前下半年10月31日日切在4号缝中缝S4顶。距11月18日3号缝日切18天。

 

5.东5号缝    
介于D7与D6之间。崇峰主峰塔儿山在缝中线稍偏南,方位角106°11′26.2″,仰角7°16′44″。缝中线与4号缝中线夹角6°40′48″。

(1)上半年

2005年2月26日阴历正月十七,惊蛰前7天观测。
7:47:52时太阳露头,在东5号缝内北角,方位角105°26′24.2,仰角7°14′56″。

7:49:07日半出,位于中缝,处方位角105°59′58.2″,仰角7°11′56″。