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新发现的秘鲁古观象台及其与陶寺观象台遗迹的

发布时间:2019-08-12 09:27编辑:文物考古浏览(182)

        近年来在山西陶寺遗址发现的大型夯土台基ⅡFJT1[1,2],引起各方面的高度关注。考古界和天文史界的不少学者,倾向于认为它是一个集天文观测和自然崇拜仪式为一体的建筑[3],故称之为观象台。当然,该问题还需要深入的研究。

        从秘鲁首都利马向西北行约400km,海岸沙漠中有一处分布约4km2古代遗址,称为Chankillo(南纬9.56°,西经78.23°)。遗址的西北角小山顶上,是一个长约300m的近圆形城址。厚实而规则的双重城垣,结构复杂的门道,城中两个浑圆的建筑遗址,都给人以深刻印象。圆城向东南约1km,一座南北方向的小山脊上,整齐排列着一行13座石块砌成的立方形塔,长达200m,尾部(南头)稍向西偏。十三塔的周围分布着大量城墙和建筑物遗址。这一组造型奇特的建筑,被认为是一个古国的礼仪祭祀中心,或可称为“圣城”。对建筑木料和种籽、纤维等残余物的17组碳14测年显示,他们存在于距今2350-2000年前。

    关键词: 天文考古学  天文年代学   陶寺文化   古代天文台   观象授时

    【广州日报】陶寺观象台:观节气 定农时

        最近,自然科学界最权威的《科学》杂志刊登了Ivan Ghezzi和Clive Ruggles的文章[4],介绍新近在秘鲁发现的公元前4世纪的太阳观测台。对比这两处古迹,对于陶寺ⅡFJT1的功能,甚至对于整个陶寺文化的特征,也许会有一些启发。

     

    摘要:     山西襄汾陶寺遗址可能是夏初都城. 最近考古发现的大型半圆台夯土遗迹ⅡFJT1 具有明确的夯土中心观测点和夯土圆弧形墙上挖出的12 道狭缝, 被认为是古人用来观测日出以确定季节的观象台. 对该遗址各特征点位置进行了精确的测量, 对其中E2, E12 缝的中心线方位角和对应远山仰角测量数据进行了天文学分析. 结果显示, 现代夏至和冬至太阳升起时, 接近E2,E12 缝, 但不能恰好进入. 由于黄赤交角的长期变化, 在考古学确定的年代(公元前2100 年前后), 太阳升起一半时, 夏至太阳位于E12 缝右部, 冬至太阳位于E2 缝正中. 这令人信服地证明, ⅡFJT1 是古代观象台的遗址。


        秘鲁首都利马西北约400km,海岸沙漠中有一处分布约4km2的古代遗址,称为Chankillo(南纬9.56°,西经78.23°)。遗址的西北角小山顶上,是一个长约300m的近圆形城址。厚实而规则的双重城垣,结构复杂的门道,城中两个浑圆的建筑遗址,都给人以深刻印象。圆城向东南约1km,一座南北方向的小山脊上,整齐排列着一行13座石块砌成的立方形塔,长达200m,尾部(南头)稍向西偏。十三塔的周围分布着大量城墙和建筑物遗迹。这一组造型奇特的建筑,被认为是一个古国的礼仪祭祀中心。对建筑木料和种籽、纤维等残余物的17组碳14测年显示,它们存在于距今2350-2000年前。塔呈长方或近似长方的平行四边形,底部稍大,顶部平坦。每个塔的南北各有一个嵌入式楼梯直达塔顶,因此塔顶平面呈“工”字形。从侧面看,尽管山脊高度参差,但通过加减每座塔的高度,13座塔的顶部连成一条光滑的弧线,被塔与塔的间隙整齐地分割。

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    稿件来源:广州日报2016-11-06第B01版 | 作者:许永杰 | 编辑: | 发布日期:2016-11-07 | 阅读次数:

        最近,Ghezzi1和Ruggles在Science上发表文章指出,十三塔是2300年前古人用来观测日出以定日期的天文设施。

     

        本文原发表于:中国科学 G 辑  2008 年 第38 卷 第9 期

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    图3. Google卫星照片上的Chankillo遗址(上北下南,图下面的标尺是200m)。

     

    把山西襄汾的陶寺遗址推定为传说时代的古帝王唐尧的都城,观象台遗迹是其中一项重要的证据。这是一个背倚中期城址南城墙而建的一个大半圆形建筑,总面积约1740平方米。建筑的整体由环形路基、夯土台基、生土台芯组成。环形路基位于最外侧,环绕夯土台基,东西两端与城墙相连接。夯土台基东西直径40米、南北弦高29米,面积约1000平方米。台基有三层构成,第一层台基位于台基正东,由9个夯土小版块错缝砌成,弧长31米、宽3.2~3.5米、深1~3米,南北两端接在第二层台基上。第二层台基是台基的主体,呈半环状,弧长68米、宽5~8米、深6~6.5米,东西两端与城墙相连接。该层台基的南部有一梯形遗迹,是有4个夯土板块以及和4个柱墩构成,上有4个柱洞。改成台基的东北内侧还有1个红花土夯土板块,中有一道沟槽,将版分为南北两小块。第三层台基为附加在台芯东南缘的月牙形遗迹,弧长30米、宽3.5米、深2.3~4米,包括夯土护墙基础和夯土柱缝基础两部分。外侧的夯土护墙基础由17块长方形黄土板块组成,内侧的夯土柱缝基础是以长弧形夯土基础,其上挖出10道槽缝,槽缝将夯土条分割为11个长方形夯土块。黄生土台芯位于第三层台基内侧至城墙处,半圆形,直径约28米、弦高21米。黄生土台芯中部偏西有一观测点基础,是由圆形基坑和三同心圆夯土遗迹组成,台芯外侧的弧形台基上的柱缝中线都汇集在观测点的圆心上。 这一大型的半圆形夯土建筑基址是中国考古学的首次发现,其建筑规模远远超出一般的民居建筑,其建筑形制也与以往发现的宫殿基址不同,到过现场考察的各学科专家一致认为,这是一处用于观测日出确定季节兼举行宗教仪式的“观象台”。这一认识如果成立,那么陶寺观象台就是世界上最古老的天文观象台——约公元前2100年,它不仅比北京建国门明代观星台和河南登封元代测景台早近三千年,还比中美洲的玛雅天文台遗址早千年,甚至比英国索尔兹伯里平原上的史前巨石阵观象台还要早。 陶寺观象台的观象功能主要是由生土台芯上的观测点和第三层台基上的10个柱间缝、第二层台基北端的2个柱间缝构成的。观测者直立于观测点核心圆上,透过柱与柱之间的缝隙观测正东方向的塔儿山山顶的日出,并以此来确定当时的节气或历法中某些特定的日子。2003年~2005年的实际观测发现,12月22日冬至时,第2条狭缝中能看到日出景象;6月21日夏至时,第12条狭缝能看到日出;在春分和秋分前后的3月28日和9月14日,第7条狭缝中能看到塔儿山东南峰顶的日出。因此,陶寺观象台具有观测和确定一年四季的功能。冬至与夏至之间有10个土柱,象征10个节气,再从夏至到冬至完成一回归年,计有20个节气。由于太阳在夏至和春秋分时节,位移速度不一,经过每一土柱的日期也不相同。因此,以此确定的20节气各自的时间长短并不一致,与今日使用的24节气就相差得更多了。尽管如此,每一缝隙看到日出的日子与当地特定的农时相联系,如第6道缝备耕,第8道缝春播大麦,第10道缝种春谷,第11道缝种水稻,第12道缝种黍等。 今天说到天文学,人们都会将其视作高大上的学科。其实,天文学是人类最古老的科学。人类生活、生产与自然息息相关,种植农业出现后,掌握农时适时播种是决定作物丰歉的关键。中国作为以农业立国的文明古国,《尚书·尧典》就有这样的记载:(尧)“乃命羲和,钦若昊天,历象日月星辰,敬授民时。” 意思是说:帝尧于是命令羲和谨慎地顺应上天,观察日月星辰的运行规律,把推算总结出的历法知识告诉人民,以安排农事,方便耕作。“观象授时”是传说时代古帝王的重要政务,委派官员在观象台观测天象,确定农时和祭日,并颁告给臣民,什么时候春天来临,什么时候春播五谷,什么时候祭祀天地。在传说时代古帝王甚至还把历法作为禅让的遗嘱,《论语·尧曰》记载:“尧曰:‘咨!尔舜!天之历数在尔躬,允执其中。四海困穷,天禄永终。’舜亦以命禹。”意思是说:啧啧,你这位舜!上天日月星辰的运行之法已传授给你,你要很好地保有。你要知道如果天下饥荒,你的王位也就终止了。 (许永杰,1977年考入吉林大学考古专业。先后在甘肃省博物馆、吉林大学考古学系、黑龙江省文物考古研究所等单位工作。现为中山大学人类学系教授、博士生导师,中山大学南中国海考古研究中心主任,中国考古学会理事。)

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        全文浏览请点击:《陶寺观象台遗址的天文功能与年代》下载。

     

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    图1. 十三塔附近平面图

     

     

     

    图1. 十三塔鸟瞰(左北右南面向东)。

     

     

     

    (责任编辑:高丹)

    十三塔附近平面图如图1。图上方正北,右下部标尺200m,等高线间距5m。十三塔的西边200m开外,有两座院墙。东南院墙结构特别:南墙外有一条独立的走廊,其东南口朝向十三塔(小图C放大)。这个门口与Chankillo别的门口结构不同,没有安装木门的痕迹。同时开口处发掘出陶器、贝壳、石器供品,也是别的门口所没有的。Ghezzi1等估计献祭仪式通过这个走廊并且停留在其末端以观测十三塔,这个门口就是观测太阳的“西观测点”。从西观测点观看十三塔,形成一道齿状地平线,其北边与远山衔接。经测量这条“地平线”上的每个特征点的方位角和仰角,就可以计算出2300年前太阳经该点升起的日期。同时计算也经过实际观测的证实。计算结果如图2所示:夏至时(格里历6月21日),日出点在最北塔(塔1)的北边;冬至日出在最南塔(塔13)的塔顶。图中还标明了两至日的时间平分日(与天文学的春分、秋分略有差别)日出位置和轨迹。此外,在美洲原住民文化中,太阳经过天顶(这时太阳赤纬等于当地地理纬度)以及反天顶(这时太阳赤纬等于当地纬度的负值)的日子具有特殊意义,因此图2中也标出了这两个日期的日出。

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    图2. 塔上的楼梯。

     

     

    图2. 西观测点看到的太阳升起方向(左北右南)

        塔呈长方或近似长方的平行四边形,底部稍大,顶部平坦。每个塔的南北各有一个嵌入式楼梯直达塔顶,因此塔顶呈“工”字形。从侧面看,尽管山脊高度参差,但13座塔的顶部连成一条光滑的弧线,被塔与塔的间隙整齐地分割。
        最近,Ghezzi1和Ruggles在Science上发表文章指出(Science,315卷1239页,2007),十三塔是2300年前古人用来观测日出以定日期的天文设施。
        十三塔的西边200m开外,有两座院墙。东南院墙结构特别:南墙外有一条独立的走廊,其东南口朝向十三塔(图4C)。这个门口与Chankillo别的门口结构不同,没有安装木门的痕迹。同时开口处发掘出陶器、贝壳、石器供品,也是别的门口所没有的。Ghezzi1等估计献祭仪式通过这个走廊并且停留在其末端以观测十三塔,这个门口就是观测太阳的“西观测点”。从西观测点观看十三塔,形成一道齿状地平线,其北边与远山衔接。经测量这条“地平线”上的每个特征点(例如每个塔的底左、顶左、顶中、顶右、底右)的方位角和仰角,就可以计算出2300年前太阳经该点升起的日期。同时计算也经过实际观测的证实。计算结果如图5所示:夏至时(格里历6月21日),日出点在最北塔(塔1)的北边;冬至日出在最南塔(塔13)的塔顶。图中还标明了两至日的时间平分日(与天文学的春分、秋分略有差别)日出位置和轨迹。此外,在美洲原住民文化中,太阳经过天顶(这时太阳赤纬等于当地地理纬度)以及反天顶(这时太阳赤纬等于当地纬度的负值)的日子具有特殊意义,因此图5中也标出了这两个日期的日出。
        十三塔东边约200m,有一座孤立的6m见方的房基残存(仅存三面墙基,见图4C)。Ghezzi1等认为这里是“东观测点”。根据计算,从这一点所见十三塔和周年日落的情景如图6所示。图中可见,夏至日落在最北塔(塔1)的北侧;冬至日落在最南塔的南侧(注意,由于塔列的南头稍向西偏,所以在东观测点上看不到最南头的塔13和南头两条塔间间隙,“最南塔”变成了塔12)。此外,由图1和图4还可以看到Chankillo建筑的另一个特点:几乎所有建筑的走向,都和冬至日出-夏至日落的方向一致。

     

     

     

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    十三塔东边约200m,有一座孤立的6m见方的房基残存(图1-D放大)。Ghezzi1等认为这里是“东观测点”。根据计算,从这一点所见十三塔和周年日落的情景如图3所示。图中可见,夏至日落在最北塔(塔1)的北侧;冬至日落在最南塔的南侧(注意,由于塔列的南头稍向西偏,所以在东观测点上看不到最南头的塔13和南头两条塔间间隙,“最南塔”变成了塔12)。

     

     

    图4. 东西观测点平面图(上北下南)

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    图6. 东观测点看到的太阳下落方向(左南右北)

     

     

    图5. 西观测点看到的太阳升起方向(左北右南)

     

     

    此外,由图1还可以看到Chankillo建筑的另一个特点:几乎所有建筑的走向,都和冬至日出-夏至日落的方向一致。

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    美洲原住民文化有深厚的太阳崇拜传统。美国亚利桑那霍皮人的Walpi村、秘鲁库斯科以太阳神庙为中心的辐射线遗迹和“太阳柱”、墨西哥太阳金字塔都是著名的证据。因此,推测Chankillo的十三塔为“观象授时”的天文设施和太阳崇拜祭祀中心,是有根据的。

     

    陶寺夯土台基ⅡFJT1和Chankillo十三塔在许多方面类似,但又各具特点。首先,从史前人类的文化特点来看,观象授时和自然崇拜的需求是这一时期天文-祭祀建筑存在的最根本背景。从天文观测的角度来看,由日出方位确定季节最为简易,最为准确。但是文献和遗物明确地表明,自周代以来,中国古代传统以日中影长来确定季节。中华文明长时期在同一地点发展壮大,使得早期建筑很难保存下来。陶寺观测日出方向的遗址,遂成孤证。相比之下,美洲的相关遗迹比较多,形成互证的链条。

    图6. 东观测点看到的太阳下落方向(左南右北)

    任何一个南北方向的类似十三塔的建筑(例如某段南北方向的带有垛口的城墙),都可以在它的东西边各找到一个观测点,严格地符合冬夏至的日出(只要刻度对称,两分点也不成问题)。因此问题的关键是这两个观测点一定要客观存在。Chankillo的东观测点比较明显——它是一片沙漠中的孤立建筑(当然,如果是个“坛台”更好),西观测点就不够明显。从西观测点(图2)看到,两至和两分点都偏北半个塔宽。如果将西观测点向南移十米,冬至、夏至和两分点都能恰好落入合适的位置。当然,这需要有实物的支持,例如在那里挖出一个坛台基址。

     

    类似地,对于一个类似ⅡFJT1的具有规则缺口的弧形墙,总能够找到一点,严格地符合冬夏至的日出(对于不同的历元,这一点的位置稍有不同)。陶寺观象台遗址最具有说服力的发现,是它的中心夯土小圆台。这个小台基本符合弧形墙的几何中心,从这一点出发看到的日出天象符合冬夏至日出这样的特殊天象,这就为“观象说”提供了最基本的证据。这里我们提到“基本符合”,是因为ⅡFJT1弧形墙相当不规则,并不存在严格的几何中心。从这一基本点来看,陶寺观象台比Chankillo十三塔更具有说服力。

        美洲原住民文化有深厚的太阳崇拜传统。美国亚利桑那霍皮人的Walpi村、秘鲁库斯科以太阳神庙为中心的辐射线遗迹和“太阳柱”、墨西哥太阳金字塔都是著名的证据。因此,推测Chankillo的十三塔为“观象授时”的天文设施和太阳崇拜祭祀中心,是有根据的。
        十三塔的天文功能也还存在一些疑问。任何一个南北方向的类似建筑(例如北京附近的某段长城),都可以在它的东西边各找到一个观测点,严格地符合冬夏至的日出(只要刻度对称,两分点也不成问题)。因此问题的关键是这两个观测点一定要客观存在。Chankillo的东观测点比较明显——它是一片沙漠中的孤立建筑(当然,如果是个“坛台”更好),西观测点就不够明显。从西观测点(图5)看到,两至和两分点都偏北半个塔宽。如果将西观测点向南移十米,冬至、夏至和两分点都能恰好落入合适的位置。当然,这需要有实物的支持,例如在那里挖出一个坛台基址。
        最大的疑问在于,塔列的南头为什么向西偏过去?从图4和图6显示的地形看,将十三塔造成一列直线并没有大的困难(只需将南头的地基垫高一些)。倘若南头真的是个悬崖,那到此为止也行(换个观测点即可),没必要向西拐弯。这一特点或许暗示,并不存在东观测点来观测日落?
        与我国近年在山西襄汾陶寺发现的4100年前的太阳观测台遗址相比,Chankillo十三塔的冬夏至日出指向精度和历史年代远不及陶寺,但其建筑之雄伟,遗存之完整,则在陶寺之上。
    (图1采自Google卫星地图,其它图片均来自Ghezzi1和Ruggles在Science上发表的文章)

    武家璧等[5]新近关于陶寺观象台的研究结果显示(参见该文图5),现代夏至太阳从东山升起时,位于E12缝南侧;冬至太阳升起时,位于E2缝北侧,均接近但不能进入测缝。由于黄赤交角的长期变化,在考古学确定的年代(公元前2100年前后),太阳圆面升起一半时,夏至太阳位于E12缝内右部(日心在E12缝中心线右侧0.38º,即大半个太阳直径),冬至太阳位于E2缝几乎正中(日心在E12缝中心线右侧0.04º)。这令人信服地证明,这两个观测缝是经过精心设计,用来标志冬至和夏至日出。其他狭缝(E3-E11)则是大致均分的结果,这和Chankillo十三塔一致。

     

    相比之下,Chankillo十三塔就没有这么精确。由图2(西点所见日出)可见,日出方向与十三塔形成的“地平线”几乎垂直。已知冬至和夏至的赤纬差47.4º(黄赤交角的两倍),因而一个塔的宽度约为3.65º。Ghezzi等认为,最北塔的北侧、最南塔的南侧应为夏至和冬至日出的标志。从图上可以看出,夏至有半个塔宽的误差,冬至有大半个塔宽的误差,约合1.8-2.5º。至于图3(东点所见日落),由于看不到最南端的塔,难以作出确切的定义。

     

    对于周年性的太阳位置变化,冬至最为中国传统重视。陶寺ⅡFJT1位于大城东南墙的正中,甚至整个陶寺大城的方向,都指向冬至日出方向。无独有偶,Chankillo地区诸多建筑遗迹,也都指向冬至日出的方向。这似乎体现史前人类的某种共同心态。

        本文原发表于:天文爱好者2007-9,62-63

    两个遗迹也都还存在一些疑问。

     

    除了观测点缺少明确标志之外,Chankillo十三塔最大的疑问在于,塔列的南头为什么向西偏过去?从图1和图3显示的地形看,将十三塔造成一列直线并没有大的困难(只需将南头的地基垫高一些)。倘若南头真的是个悬崖,那到此为止也行(换个观测点即可),没必要向西拐弯。这一特点或许暗示,并不存在东观测点来观测日落?

     

    陶寺观象台的困难在于,并没有发现直接用来观测太阳的建筑。我们仅仅是根据一道弧形夯土墙上的若干浅浅的沟痕来想象其上的建筑。现存夯土轮廓之粗糙,似乎难以担当如此精致的观测结果。此外,形成E12的夯土柱脱离了弧形墙,也不大好解释。

     

    当然,从观赏和旅游资源的角度讲,陶寺ⅡFJT1远不及Chankillo十三塔那样雄伟壮观。

     

    (文中附图均引自参考文献[4])

    (责任编辑:高丹)

     

     

     

     

     

     

     

    参考文献

    [1]中国社会科学院考古所,山西省考古所,临汾市文物局.山西襄汾县陶寺城址祭祀区大型建筑基址2003年发掘简报.考古,2004-7:9-24

    [2]中国社会科学院考古所山西队,山西省考古所,临汾市文物局.山西襄汾县陶寺中期城址大型建筑ⅡFJT1基址2004~2005年发掘简报.考古,2007-4:3-25

    [3]江晓原等.山西襄汾陶寺城址天文观测遗迹功能讨论.考古,2006-11:81-94

    [4]Ghezzi I, Ruggles C. Chankillo: A 2300-year-old solar observatory in coastal Peru. Science. 315(2007-3-2),1239-1243.

    [5]武家璧,陈美东,刘次沅.陶寺观象台遗址的天文功能与年代,审稿中

     

     

     

     

    本文原发表自:古代文明研究通讯2007-9,1-5

     

     

     

     

     

    (责任编辑:高丹)

     

     

     

     

     

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