从记录日食到预测日食,从相信它是天神干预人间事务的手段,到能够对它进行科学的解释,中间经历了漫长的历史,发生了很多有趣的故事。
日食在古代是一种非常重要的天文现象,所以有详细的记载。谁能想到,两千多年前的一次日食记录,在上世纪90年代的“夏商周断代工程”中起到了关键性的作用。
上世纪90年代,我国天文学家刘次沅等就利用古代文献《竹书纪年》一条珍贵记录“懿王元年天再旦于郑”,破解了周懿王元年对应的年代。人们早就知道,周懿王是西周王朝从武王算起的第七位天子,但“懿王元年”是哪一年,却从没有确切的记录。天文学家怀疑,“天再旦”是在黎明时发生的一次日食,使“天亮了两次”。
为了验证是否会出现这种现象,1997年3月9日在新疆北部组织的日全食观测网,60位观测者从18个不同地点观测,写出35份报告,证明了黎明时发生的日全食确实会产生“天再旦”的现象。现在计算出公元前899年有一次这样的日食,从而推测出懿王元年就是公元前899年,从而把中国有确切纪年的历史又向前推进了58年。
而周武王经成王、康王、昭王、穆王、共王至懿王元年的时间为147年,由此推断武王伐纣的年代为公元前1046年。这个结论成为解读整个夏、商、周断代工程唯一精确到年、月、日、时、分的成果,同时也是世界性科研方法的重大突破。
到了清代,由于行星运转周期的细微差异,传统中国的天学已经与天文现象的实际情况出现了很大差距。耶稣会士的科学家们,比如汤若望,给中国带来了近代天文学,推进了中国天文学的发展。
清朝初年,两派天文学家还进行过一次“日食推算PK”。当时是顺治元年(1644年),汤若望推算出八月初一会发生日食,并预言了发生时刻。而中国天算家们也通过传统历法推算出与之不同的时刻。最终,日食在汤若望预言的时刻发生。事后,他被任命为钦天监的“监正”。此后,该部门一直陆续存在着耶稣会士的影子。
1793年,马戛尔尼率领的英国使团来到北京。他们带来了当时最先进的天文仪器。这些仪器被认为“能预测未来1000年太阳、地球和月球的运行情况”,当然也能准确地预测日食。据当时使团成员丁维提的笔记,当时清政府中专门负责天象事务的部门“钦天监”的工作人员,一开始还以为这不过是个“自鸣钟”或者“八音盒”,搞清楚它的作用就走了。
第二天,当时的北京主教、葡萄牙神父汤士选悄悄地找到使团请求帮助。原来,当时汤士选的主要工作就是掌管历法,但他其实根本不能预测日食或月食。在此之前,他们由于有巴黎出版的《天文历书》,所以能应付这项工作。但法国大革命切断了新历书的来源,他们的骗局就要露馅了。丁维提出于同情,给了他一本可用到1800年的航海历书,这样不学无术的“洋和尚”汤士选才可以坚持到1800年。
人类预测日食的历史非常久远。因为日食被赋予了很深的政治意义,所以古代皇家天学家的重要职责之一,就是预报日食。据《尚书·胤征》记载,羲和(相传为帝尧所任命的皇家天学官员)因沉湎于酒,未能对一次日食做出预报,结果引起了混乱。这一失职行为给他带来了杀身之祸,这说明当时已经开始预报日食。
而在西方,公元前1000年左右的巴比伦人就已经能够预测日食(当然,他们也不一定预测得准)。
相传在唐太宗时,太史李淳风就成功推算出贞观八年五月辛未朔(公元634年6月1日)将出现一次日全食,从而闻名于世。
预测日食听上去很了不起,其实不需要现代的科学知识也能做到。首先,古代的天文学家整天都在跟踪太阳和月亮的运行轨迹,所以很容易发现日食的时候月亮会“侵入”太阳,从而推测出日食的成因。第二,预测日食不用掌握“日心说”。其实,从运动学的角度来说,说太阳绕着地球转也没什么问题,只要能够算出太阳的“轨道”和月亮的“轨道”的交点在何时何地即可。当然,这种计算还要辅以大量的观测数据。
清华大学科技史研究所所长冯立昇说,中国人很早就知道了月球、太阳运行和日食的关系。中国古人在西周时发现日食都是在朔日发生,在战国时已经对日食周期进行了研究,从而确定了一套预测日食的公式,东汉时提出了时限概念,因此预报还是比较准确的,当然也有预测错误的时候。西方在近代研制出能够通过模拟太阳、地球和月亮运动而预测日食的仪器,中国古代并没有用这类仪器预测日食。
所以,古代有很多成功预测日食的例子,也有很多失败的例子。北京天文台台长朱进说,古代之所以预测日食不十分准确,一是因为宇宙模型不是太正确,二是计算精度也不高。
《新唐书》卷二七《历志三·下》记载,当时负责天象观测、推算的官员报告说,开元十三年(公元725年)十二月会出现日食。古代中国人认为,日食是对皇帝“不德”的警告和惩罚,所以通常皇帝们听到这样的报告就会设法作出禳救。当时,唐玄宗正在从泰山封禅回京的路上,于是用禁食、简装的方法来补救。
谁知道,到了天官预测的时间点上,日食居然没有发生!如果这事搁现在,我们会说他们算错了。可那时候这可了不得,大臣们兴奋地认为皇帝德行感天,纷纷上表祝贺。
当然,现在的日食预测是非常准确的。朱进说,现在日食的预测已经不需要观测,靠着计算机,可以很快预测日食,误差在1秒之内。虽然因为潮汐、小行星和遥远天体的微小引力等原因会引起地球、月球轨道的微小改变,但这种改变对日食预测的影响很小。
(来源:长江网)