明天是冬至，這是一個屬於中國人的特殊節日。
在西方人眼中，一年四季只有春夏秋冬。而中國古人卻通過天文觀測，發明了二十四節氣，春分、驚蟄、芒種、白露、霜降、大雪……24個如詩如畫的名字，串起了中國人與眾不同的四季。
反映氣候和物候變化規律
二十四節氣並非農曆產物
不少人都認為，二十四節氣是農曆的產物，其實，二十四節氣是由地球繞太陽運行時在公轉軌道上所處的固定位置確定的。人們規定，地球在360度公轉的軌道上，從0度起每轉15度處於一個節氣。所以節氣在現行公曆中的日期基本固定，上半年在每個月的6日、21日，下半年在每個月的8日、23日，前後不差一兩天。
由此可以看出，二十四節氣是公曆的產物。
冬至，是二十四節氣中最早制定出的一個。
中國古代的先民，以農耕生產為主。而影響農作物生長的氣溫、日照、降水等氣象條件，和太陽的位置直接相關。為了能夠更好地反應季節的變化和物候的關係，用以指導農耕生產，早在2500多年前的春秋時代，中國人就已經用土圭(在平面上豎一根杆子)來測量正午太陽影子的長短，以確定冬至的時間。一年中，土圭在正午時分影子最短的一天為夏至，最長的一天為冬至，影子長度適中的為春分或秋分。
隨著不斷地觀察、分析和總結，節氣的劃分逐漸豐富和科學。從二十四節氣的命名可以看出，節氣的劃分充分考慮了季節、氣候、物候等自然現象的變化。
立春、立夏、立秋、立冬、春分、秋分、夏至、冬至是用來反映一年春、夏、秋、冬四個季節的。立春、立夏、立秋、立冬則反映了春、夏、秋、冬四季的開始。春分、秋分、夏至、冬至是從天文角度來劃分的，反映了太陽高度變化的轉折點。春分是春季的中間，晝夜平分。夏至則白天最長，夜間最短。秋分是秋季的中間，晝夜平分。冬至日白天最短，夜間最長。
小暑、大暑、處暑、小寒、大寒五個節氣反映氣溫的變化，用來表示一年中不同時期寒熱程度。小暑是初伏前後，氣候開始炎熱。大暑是一年中最炎熱的時節。處暑中的「處」有躲藏、終止的意思，表示炎熱即將過去。小寒則表示氣候已比較寒冷。大寒是為最冷的時節。
白露、寒露、霜降三個節氣表面上反映的是水汽凝結、凝華現象，但實質上反映出了氣溫逐漸下降的過程和程度。白露表示氣溫下降到一定程度，夜間較涼，空氣中的水汽出現凝露現象；寒露是氣溫明顯降低，夜間凝露增多，而且越來越涼；霜降則是開始降霜，此時當溫度降至攝氏零度以下，水汽凝華為霜。
小滿和芒種兩個節氣則反映有關作物的成熟和收成情況。小滿是麥類等夏熱作物子粒逐漸飽滿。芒種則是麥類等有芒作物成熟。
驚蟄和清明反映的是自然物候現象。驚蟄的含義是開始打雷，冬眠動物復甦。清明是氣候溫暖，天氣清和明朗。尤其是驚蟄，它用天上初雷和地下蟄蟲的復甦，來預示春天的回歸。
雨水、穀雨、小雪、大雪四個節氣反映了降水現象，表明降雨、降雪的時間和強度。雨水表示降雨開始。穀雨是降雨量增多，對穀類生長有利。小雪表明開始降雪。大雪則表明降雪較大。
測量冬至日日影
時間序列法則的科學探索
莊子說，天地有大美而不言，四時有明法而不儀，萬物有成理而不說。天地大美、四時序列、萬物榮枯，都是自然規律所致。
中國的古人們通過仔細觀察日月星辰的運行，來定歲、時。而曆法是推算年、月、日的時間長度和它們之間的關係，制定時間序列的法則。定出年、月、日的長度，是制定曆法的主要環節。
公元前104年，漢武帝頒布實行了《大初歷》。這是我國流傳至今的第一部完整的曆法，並首次提出了閏月的概念。這一曆法根據當時的天文知識，把月份、閏月、季節排布得非常合理，規定每個月都要有固定的中氣，如雨水一定要安排在正月，春分一定要安排在二月，冬至一定要安排在十一月，第一次以沒有中氣的月份為閏月。
實際上，閏月的安排正是修正曆法的一次重大嘗試。
中國古代的科學家一直致力於通過冬至日影長度，精確算準太陽公轉周期。故宮裡的土圭和晷表，就是古人測量日影長度的工具。「土」是度量的意思，「圭」是一條尖頭的玉器，土圭就是量度日影的一把玉尺。相傳，周公姬旦曾豎立起圭表測量冬至和夏至的日影，來定出一年的長度和季節。
《左傳》上曾記錄著一段歷史事件：公元前654年冬至那天，魯國的僖公帶領群臣舉行了儀式，還親自登上觀測臺，去觀看太陽照射在表上投下的影子。有關官員則記下情況存作資料。
東漢的科學家發現：第二年冬至日影其實與上年的不一樣長。第三年和第四年仍然如此，要到第五年，冬至日影才同第一年的長度相等。算算日子，四個年頭共有1461日。通過計算，一年應當是365.41日。這與現今通用的公曆365.2425日已經非常接近了。
而南北朝時期的中國著名數學家、科學家祖衝之，在《大明曆》中作出的重大改革是修改閏法。之前的曆法，採用19年加7個閏月的辦法。如果按照這一數據，那麼，每200年就要相差1天。因此，要想使曆法更精確，就必須對閏法進行改革。採用了391年加144個閏月的新閏法。
元代郭守敬創造了相當於四層樓房高的四十尺高表，配著一百二十八尺長的石圭。郭守敬又採取測定長度的技術措施，使影長尺寸能量到半釐，即0.12毫米。而他測量一年日數和現今通用的公曆相同，但比西方早了3個世紀。
由節氣變成節日
國人中庸思想的絕妙體現
冬至俗稱「冬節」、「長至節」、「亞歲」等，是中華民族的一個傳統節日。
從殷周到秦朝，我國都以冬至為歲首，稱作「過小年」。漢朝以冬至為「冬節」，官府要舉行祝賀儀式，稱為「賀冬」，例行放假。宋朝以後，冬至是祭祀祖宗的日子。直到今天，民間還有「冬至大如年」的說法。在我國臺灣，冬至一直作為尋根祭祖的大節。在大陸，有「冬至餛飩夏至面」的諺語，很多地方冬至要吃餛飩。西北一帶吃餃子，在南方盛行吃湯圓，象徵全家團圓。
古人認為，「冬至」是陰陽二氣的自然轉化，是上天賜予的福氣。《後漢書》記載：「冬至前後，君子安身靜體，百官絕事，不聽政，擇吉辰而後省事。」所以這天朝廷上下要放假休息，軍隊待命，邊塞閉關，商旅停業，親朋各以美食相贈，相互拜訪，歡樂地過一個「安身靜體」的節日。
「冬至」這天，餃子是必不可少的節日飯。諺云：「十月一，冬至到，吃水餃。」據說這是為了紀念中國歷史上的名醫張仲景。張仲景曾任長沙太守，後辭官回鄉，他看到鄉民面黃肌瘦，饑寒交迫，不少人的耳朵都凍爛了，便讓弟子搭起醫棚，支起大鍋，在「冬至」那天舍「祛寒嬌耳湯」醫治凍瘡。人們吃了「嬌耳」，喝了「祛寒湯」，渾身暖和，兩耳發熱，凍傷的耳朵都治好了。後人學著「嬌耳」的樣子，包成食物，於是有了「餃子」。至今，民間仍有「冬至不端餃子碗，凍掉耳朵沒人管」的民謠。
我國地處北半球，冬至這天白晝最短，黑夜最長。《漢書》中說：「冬至陽氣起，君道長，故賀。」人們認為：過了冬至，白晝一天比一天長，陽氣回升，是一個節氣循環的開始，也是一個吉日，應該慶賀。明、清兩代皇帝均有祭天大典，謂之「冬至郊天」。
在中國傳統的陰陽五行理論中，冬至是陰陽轉化的關鍵節氣。在十二闢卦為地雷復卦，稱為冬至一陽生。曾有學者指出，清明和冬至，是二十四節氣中的一陰一陽，選擇這兩個日子過節，這真是中國人中庸之道的絕妙體現。
(作者張明英 北京市氣象臺高級工程師)
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二十四節氣與北京氣候並不對應
在北京，二十四節氣和氣候的對應關係就有很大的差異。
從北京近三十年的氣象資料看，二十四節氣中的立春時，常年平均氣溫只有零下2℃，還是十足的冬季；立夏時常年平均氣溫是18℃，也沒有達到夏季的標準；立秋時的常年平均氣溫25.4℃，這又遠遠高於秋天的標準；只有在立冬時，常年平均氣溫在6.8℃，符合氣候學上的冬天標準。
北京四季分明，但四季長短卻差異很大，其中最長的季節是冬季，最短的是秋季。北京平原地區冬季149-169天，夏季98-112天，春季51-57天，秋季47-54天。這樣看來，在北京地區不完全適用二十四節氣均分四季的方法。
延伸閱讀
冬至為啥沒有三九冷？
冬至開始「數九」，作為對寒冬的計時方法，我國民間將冬至後的81天劃分為9個階段，每一個階段為9天，稱作「冬九九」，也就是常說的數九寒天。
一年中，冬至這天白晝最短，太陽光線與地面的夾角最小，地面得到太陽熱量最少，應該說最冷在冬至了。統計資料表明，北京冬天中1月上中旬最冷，其中1月上旬平均氣溫是零下4.6℃，1月中旬平均氣溫是零下4.4℃，這一時期正是「三九」天。氣象專家介紹，「數九」寒冬是從每年冬至節氣開始，每九天為一個階段，這81天一般是從當年的12月下旬到來年的2月。民間流傳的「九九」歌對自然現象的描述，從現代氣候學觀點看是十分吻合的。冬至是白天最短、黑夜最長的一天，地表吸收太陽輻射量也最少。冬至過後，白天逐漸變長，但每一天仍是夜長晝短，地表散失的熱量比從太陽輻射中吸收的熱量要多，天氣還會冷下來。到了「三九」，地面蓄積的熱量最少，因此會出現全年的最低氣溫。
域外傳真
過冬至 日本泡澡韓國喝粥
受中國人影響，日韓兩國也有過冬至節的傳統。
在韓國，冬至也是一個重要的節日，韓國人認為這一天可以看做新一年的開始。人們一般在冬至這天喝紅豆粥。這種粥是用紅豆和糯米一起製成的，因為紅豆的紅色可以驅趕鬼神，所以韓國有冬至這天在家裡角角落落放紅豆粥的習慣。
日本人多在冬至這一天泡「柚子澡」。在沐浴時加入柚子，讓柚子的香味溢滿屋內。特別是關西地區(以京都、大阪、神戶為中心的西日本地區)的日本人依然保留著這一傳統。因為在日本有這樣的一個傳說，在冬至這一天泡「柚子澡」，就可以「無病無災長生不老」。再加上柚子本身有促進血脈暢通的功效，在日本被看做是「藥浴之王」，很受歡迎。