汇观山是一座孤立的自然山丘，东距反山及良渚文化中心址莫角山约2公里。整座山为长条形，呈东南—西北走向。中部是整座山的主高点，海拔约22米，顶部是一块较为平坦的台状凸起的高地，东西长40余米、南北宽30余米、高约2米。^[1]

祭坛平面基本为长方形，正南北向，东西长约45米、南北宽约33米，在中部偏西的位置，为祭坛中心的灰土方框，围成范围约为东西7～7.7米，南北9～9.8米。该灰土框以挖沟填筑的方式，用青灰色黏土做成，从而在平面土色上，形成了回字形的内外三重的形式。构筑灰土方框的围沟直接开凿于基岩上，宽约2.2～2.5米，口部较为整齐，边壁与沟底凹凸不平，而且四面沟底深浅不一，深度从10～60厘米不等。在东沟与南沟之间，口部以下尚留3～5厘米厚的岩石间隔未曾打通，可见在原先设计使用时，显然是以平面的土色构成为目的，而对沟口以下的挖凿要求并不十分严格。^[2]

发掘者刘斌根据自己在祭坛上两年的观察，认为祭坛应该是用于观测日出方位的建筑（图3－1）：

“在发掘和修复汇观山祭坛的一年多的时间里，在冬至、夏至、春分、秋分这些重要的节气的日子里，我在祭坛的中心树立起标杆，测量日影的变化和日出日落的方位，经过两年多的观测与思考，我终于对祭坛的形态和意义有了些理解，我发现祭坛原初应该是用来观测天象进行纪年授时的场所。”^[3]

图3－1　刘斌汇观山祭坛日出方位图（《神巫的世界》200页）

“通过两年的实地观测，我发现冬至日，日出的方向正好与两座祭坛的东南角所指方位一致，约为北偏东135度左右。而日落方向正好与祭坛的西南角所指方位一致，约为225度左右。夏至日，日出的方向正好与两座祭坛的东北角所指方位一致，约为北偏东45度左右，而日落方向正好与祭坛西北角所指方位一致，约为305度左右。”^[4]

汇观山的纬度大约为30°24'，如果完全是平原地区，通过简单的几何计算可以得到，冬至日出方位角应为118°03'，夏至日出方位角应为61°57'。这一计算结果没有加入蒙气差的改正。

蒙气差的改正比较复杂，天文软件skymap显示的结果包含了蒙气差的计算，用skymap演示得到公元前2300年夏至汇观山日出方位大约为61°38'，冬至大约为117°48'。

2012年笔者有幸在“中华文明探源工程”中与中国社会科学院考古研究所何驽研究员在浙江考古所刘斌研究员及王宁远博士等的帮助下用全站仪实测了汇观山的角度。首先按照刘斌的意见，测量了灰沟东北角和东南角自内角到外角的方位，以及东南角自内角到坛体外角的方位，示意图如图3－2，ABCD为灰沟内缘，A1 B1C1 D1为灰沟外缘，A2 B2 C2 D2为坛体外边缘。

图3－2　测量灰土沟东北和东南角示意图

测得结果如下：

回字东南角自内角到灰土框外角C－C1：135°57'17″

回字东南角自内角到坛体外角C－C2：121°39'17″

回字东北角自内角到灰土框外角B－B1：45°55'10″

所得结果与刘斌《神巫的世界》中给出的测量结果一致。但与计算得到的公元前2300年良渚文化所在纬度冬夏至日出方位角相比较，灰土沟自内角到外角连线的方位角，东北角明显较夏至日出方位偏北，东南角明显较冬至日出方位偏南。

实测和计算结果表明，如果良渚文化时期确实将汇观山祭坛作为观象授时的场所，站在某个位置观测太阳从灰土沟不同的方位升起，那么从灰土沟的内角向外角观测并不合理。并且如果真是这样观测，就意味着当时二分二至的观测点不同。

在任一天中，以地面目标物为参照背景的日出方位（以及其他天体的方位）随观测者站立的地点而不同，作为参照背景的地面目标物距离观测者越近，观测地点的移动对观测结果的影响越大，反之则小。形象地说，假如以附近的一座房子的角为背景观测日出方位的变化，所站的位置稍有移动，观测到的日出方位就变化很大；而如果以远山为背景观测，所站的位置稍微移动一点儿，看到的日出方位不会有明显变化；如果以月亮为参照背景观测恒星的方位，观测者在地面随意走动，恒星与月亮的相对位置都看不出来变化，因为选择的参照背景远。从灰土沟内角到外角之间的距离只有3米左右，观测者稍有移动，观测到的日出方位就不同。如当时观测日出方位是为了确定季节，只有站在固定的观测点上观测日出方位随季节的变化才有意义。所以汇观山日出方位的观测不应该在夏至、冬至和春秋分站在不同的位置，合理的观测方法应该是有一个固定的位置。

观测点会不会是祭坛内圈的中心呢?灰土框东北和东南无论是内角顶点还是外角顶点到祭坛中心的连线所形成的角度都不合适，东北角相对于夏至日出方位太偏北，东南角相对于冬至日出方位太偏南。因此日出方位的观测点应该再向西边移动，同理，日入方位的观测点应该向东边移动。

我们尝试将全站仪移动到灰土沟内圈西边中点进行测量。如图3－3全站仪放在灰土沟内边缘西边中点E点，测得结果如下：

图3－3　在灰土沟内边缘测量示意图

东北内角E－B：56°46'08″，9.0586m

东北外角E－B1：53°57'30″，12.1054m

东南内角E－C：122°27'19″，8.8435m

东南外角E－C1：125°41'21″，11.8896m

东北角无论内角还是外角都仍然较夏至日出方位偏北，同样，东南内外角仍然较冬至日出方位偏南。

我们再次将全站仪向西移动，放在灰土框外圈西边中心，如图3－4中点E1，测得结果如下：

东北内角E1－B：59°29'25″，11.0715m

东北外角E1－B1：55°36'41″，14.0492m

(www.daowen.com)

图3－4　在灰土沟外边缘测量示意图

东南内角E1－C：111°51'34″

东南外角E1－C1：只读出116°，分和秒尚未读出，全站仪电池电量耗尽。

这一组数据明显有问题。因为根据天文学原理，冬至的方位与夏至的方位应该对称，即E1－B与E1－C的方位应该对称，E1－B1与E1－C1的方位应该对称。在上述测量结果中，东北内角E1－B为59°29'25″，与东南内角E1－C的111°51'34″明显不对称。东南外角E1－C1虽然只读出116°，也可以看到与东北外角E1－B1的55°36'41″明显不对称。即使不考虑其内外角和冬夏至的关系，测得的数据也应该对称，因为本次测量使用全站仪和罗盘测定方位，先用罗盘测定东西边的方向，作为全站仪的0方位，然后用全站仪测量其他点的角度。理论上说将全站仪放在西边线的中点，测量得到的东北角和东南角的数据应该是对称的。

在灰土框西边外边缘中心点将全站仪重新置0，测量灰土框东南内外角，结果如下：

东南内角：112°55'34″，10.9425m

东南外角：116°59'13″，13.9024m

两个角与上午测得的数据有1°左右的差异，但与上午测出的东北内角和东北外角仍然不对称。

发掘报告中认为东边和西边是正南北向，实际上是用罗盘测得的正南北，也就是磁南北方向。我们在现场用罗盘测量，也认为其方向基本与磁南北一致，在测量东边内边缘时，发现大约有北偏东南偏西将近1°的偏角。我们此次用全站仪测出的角度是磁方位。相对于磁方位系统来说，如果全站仪放置的位置对于东北角和东南角是对称的，那么测出的结果也应该对称。现在测量到的结果不对称，表明全站仪所放置的西边灰土框外边缘中心点对于灰土框东边内边和外边都是不对称的，即使除去东边与磁南北有将近1°的偏角，仍然不对称，造成这种结果的原因应当是灰土框的东北角和东南角不是严格的直角。

我们随后测量了灰土框内圈东边和西边中点的连线的方位。将全站仪放在西边内圈中点，将西边内圈的方向作为全站仪的0方向。然后测量东边内圈中点的方位角，结果为86°，这表明灰土沟的南边和北边确实不垂直于东西边线。由此决定放弃使用西边缘中点，在西边缘上找到相对于东北角和东南角对称的点。

先准确测量灰土框内圈各边的边长。测得结果为东西边长相等，均为9.85米，北边长7.8米，南边长较北边长少2～3厘米。

将全站仪放置在祭坛内圈东边缘的中点F，以东边缘作为0°基准线，通过全站仪测量向西做垂线，形成“T”字形，垂线与西边灰土框外缘有一个交点M1，我们以这个交点为观测点，建立观测坐标，这样可以保证全站仪所放置的位置对于东边灰沟来说南北对称。如图3－5。

将全站仪放置在M1点上，用罗盘测量南北方向，对全站仪重新置0，测量得到灰土框东南角和东北角的数据为：

东北内角：M1B：64°01'21″

东北外角：M1B1：60°32'09″

东南内角：M1C：117°05'05″

图3－5　西边缘测量点示意图

东南外角：M1C1：121°13'02″

还是有一定的误差，但是已经在测量许可的范围内。灰土框东北和东南外角的数据比较接近冬至和夏至日出方位。要观测更加符合冬夏至日出方位，还需将全站仪向西移动。当时没有时间再向西移动全站仪继续测量。

下面试算一下将M1点向西移动多大的位移，更合适冬至和夏至日出方位的观测。

从测量的角度可以看出，三角形M1B1C1基本上是一个三边相等的全等三角形，边长≈14，所以M1F1=14×sin60.4=12.19米。向西移动一定距离后，移动到M2（图3－6），∠M2B1F1=61°38'，计算可得M1点到M2点的距离大约为0.76米，M2F1=12.19+0.76=12.95，（即tg61°38'=1.85，12.95/7=1.85。）所以如果将全站仪再向西移动0.76米左右，则测量得到灰土沟东北外角和东南外角的数据基本符合冬夏至日出方位。

此外，还需要对磁偏角进行校正。因为我们测得的结果是相对于磁南北而言的，对于真北方向要进行校正。磁偏角在杭州地区约为北偏西4°。灰土框东西边较磁南北方向大约有北偏东1°的偏角，这是我们实际测量得到的。由此应该对灰土框东西边进行北向东—南向西大约3°的校正。

图3－6　假设测量点移到西边缘外示意图

为了看得清楚，重新作出图3－7。M2点为上面确定的测量点。通过计算可知，从M2点向北0.85米，得到O点，基本符合校正后的观测位置。

图3－7　磁偏角校正示意图

可以大致计算一下以O点为测量点应该得到的数据。对于∠OB1 M2及∠OC1M2，因为其角度很小，所以可以近似看作分别以B1点和C1点为圆心、以M2B1和M2C1为半径的圆心角，M2B1≈M2C1≈7/cos61°38'=14.73米，通过计算可知，∠OC1M2≈∠OB1M2≈3°，基本可与磁偏角相抵消。通过几何近似的计算，可以得到M1点向北移动的距离约为0.85米。

此处对于O点的确定，首先是依靠罗盘和全站仪实际测量的结果，然后又经过一些计算。测量本身会有一定的测量误差，计算又用了近似方法，因此确定的O点不是绝对的。但是经过这样的测量和计算，可以肯定的是，在灰土沟外缘西边大约0.76米的位置，确实可以找到一个点，在这个点上，能够看到冬至日太阳从灰土沟外缘的西南角升起，夏至日从西北角升起。向西移动的0.76米的距离也是合理的，因为当时观测者的重心不可能正好站在外缘的边缘线上，而是应该距边缘线有合理的距离。

同理，站在灰土沟东边缘外缘向西观测，也可以找到适合的观测点，看到冬至时太阳从西南角落下，夏至时太阳从西北角落下。