错题分析：季节与北斗七星勺柄指向的关系

今年六年级科学期末考试，试卷上有一个根据北斗七星勺柄指向判断季节的题目。原题见下图：

本题参考答案为：秋季、春季、冬季。我认为这道题是有问题的，先说一下我的观点：

1、图中红色圈出的“夏季”最好改成“冬季”，这样参考答案应为“秋季”、“春季”、“夏季”。

2、如果一定要把勺柄向下标成“夏季”，那么参考答案应修改为“春季”、“秋季”、“冬季”。

总之，这是一道错题，要么是出题老师标错了季节，要么是订答案的老师搞反了方向。下面给出我的详细分析，如有不当之处，欢迎各位老师批评指正。

首先，我认为可以将上图中红色圈出“夏季”改成“冬季”，这是最简单的修改方式，因为这样更接近于实际观测到的现象，也比较符合小学生的认知。假设我们地处北纬36°、东经117°，分别在春分、夏至、秋分、冬至的晚上21:00，面向北方观察天空，我们可以分别看到如下景象。

（春分）

（夏至）

（秋分）

（冬至）

（以上截图来自Stellarium软件）

很显然，冬至这一天（2019年12月22日）的21:00，北斗七星的勺柄是向下的。需要注意的是，由于本地纬度只有36°，图中所示时间观察到的北斗七星是不全的，勺柄末端隐藏在地平线以下了。

基于实际观察到的现象，我主张将题目中红色圈出的地方改为“冬季”，这样，只要是认真观察过天空的学生，这道题都不会做错。

那么有的老师要反驳了：古人说：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”而且教参上也明确了这一点。既然夏季的时候斗柄指南，那么红圈里夏季斗柄指向就没有问题，根据上北、下南、左西、右东的规则，参考答案应为秋季、春季、冬季，所以这道题没错。

我的回答是：古人没错，教参当然也没错，但这种认为向下必须是南方的观点错了，而且混淆了地图的方向和天图的方向，犯了教条主义的错误，上北、下南、左西、右东的规则并不是永远适用的。如果一定要把红圈里的标成夏季，那么参考答案明显错了，应该把春季和秋季反过来，理由如下。

第一，请不要随便将任何平时的观察经验来套用在宇宙里。东南西北这几个方向只是地球上的方向而已，只要星图没有重大错误（比如镜像，甚至个别镜像个别正像），那么出题人想指定哪一个是指向南方都行，下方并不一定必须是南方。

第二，现在我们认为出题老师没有犯错，红圈中就是夏季（斗柄指南），那么斗柄指向对侧（北）的就肯定是冬。接下来的关键在于确定东和西，那么问题来了，上北、下南、左西、右东的规律是否适用于这里呢？

凡事我们先谈一下为什么，为什么是上北、下南、左西、右东？展开一张平面地图，我们的视角是从天空往下看，所以这时候按照我们的视角，上下左右的方向是确定的，那么看天呢？我们还是从天球外俯视这个天球吗？显然不是的，我们是在天球的假想中心——地面上，仰视天空。那么这时候，我们的视角是仰视的。我们展开一张平面地图，确定好上面的方位，举起来，想象自己站在这张画好了方位标的图的底下，抬头看这张图的背面，这时候你会发现什么？东南西北在你四周的位置是确定的，但你仰视的状态下，上北下南的状态下，左是什么？右是什么？

如果不好想象的话，咱们画个图试一试。在纸上画出平面地图的方位，上北、下南、左西、右东，如下图所示。为了方便理解，我们根据实际方向摆放好这张纸，即纸上的方向跟实际的方向要一一对应起来。

保持纸的方向，我们把这张纸举过头顶，从纸的背面仰视这张图。确定好上北、下南，那么，东和西分别是哪个方向呢？如下图所示。

答案很显然，左面是东，右面是西。所以，仰视天空是遵循的方向应为上北、下南、左东、右西。那么参考答案应该修改为：春季、秋季、冬季。

总结一下，我们看大地是俯视，看天空是仰视，所以看星图的方位和看地图的方位是相反的。如果我们面朝北看大地，那么地图方位是上北、下南、左西、右东。但我们面朝北看天空，那么星图方位是上南、下北、左西、右东。如果我们面朝南看大地，那么地图方位是上南、下北、左东、右西。但我们面朝南看天空，那么星图方位是上北、下南、左东、右西。

最后送上一张上南、下北、左西、右东的示意图，给大家参考一下。

（特别感谢爱牧夫的f317lc和mygod两位大神指导）。