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陶寺观象台遗址研究

新发现的秘鲁古观象台及其与陶寺观象台遗迹的比较

发布时间：2009-05-05文章出处：中国考古网作者：刘次沅
    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。
    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。
    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。
    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。
 
 

图1. 十三塔附近平面图

 

 

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。

 

 

图2. 西观测点看到的太阳升起方向（左北右南）

 

 

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6. 东观测点看到的太阳下落方向（左南右北）

 

 

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。

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。

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。

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。

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]）

 

 

 

 

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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陶寺观象台遗址研究

新发现的秘鲁古观象台及其与陶寺观象台遗迹的比较

发布时间：2009-05-05

    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。
    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。
    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。
    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。
 
 

图1. 十三塔附近平面图

 

 

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。

 

 

图2. 西观测点看到的太阳升起方向（左北右南）

 

 

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6. 东观测点看到的太阳下落方向（左南右北）

 

 

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。

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。

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。

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。

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]）

 

 

 

 

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）

 

 

 

 

 

作者：刘次沅

文章出处：中国考古网