日食是地球、月球形成之后就已经存在的自然现象。而人类到来之后,日食有了新的意义。日食进入了人类的历史,并且成为历史重要的内容,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。 日食记录 中国第一 日食是人类肉眼所能观察到的最震撼的天文现象,所以人类自古就对日食重视有加。中国有悠久、丰富的日食观测记录。《竹书纪年》记录了夏仲康五年秋九月庚戌朔(约公元前二十世纪)的日食,这是目前世界上发现最早的一次日食记录。据统计,从春秋到乾隆年间,中国史书记载的日食大约近千次,居世界首位。 在中国古代,观测日食的方法主要是用水盆反射的方法。这种方法最早见于公元前一世纪的《开元战经》。到了宋代,人们用油盆代替了水盆。元朝的郭守敬用小孔成像法能够准确测量食分(食分是被月亮遮住的太阳部分视直径与整个太阳视直径的比)。到了明朝末年,天文学家徐光启开始用望远镜观察日食。 日食预测有风险 人类预测日食的历史也非常久远。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)。 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,它的原理不难猜到,因为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,之所以最终日心说胜出,是因为这种说法更简洁,也更符合牛顿力学的解释。预测日食不一定非要认为地球绕着太阳转,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。 那么,中国古代是采用什么样的宇宙模型,是怎么预测日食的呢?清华大学科技史研究所所长冯立升说,中国古代确立了与现代球面天文学模型基本一致的天球模型,还是比较先进的。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,在战国时已经对交食周期进行了研究,从而确定了一套预测日食的公式,东汉时提出了时限概念,因此预报日渐准确还是比较准确的,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。 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,全靠计算就可以精确预测日食,靠着计算机,可以很快很好地预测日食。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。 错报日食是件好事 《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,开元十三年十二月会出现日食。古代中国人错误地认为,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,我们会说天官算错了。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。 这里引发出一个有趣的话题,如果日食是可以预测的,那么它就像二十四节气一样只是自然现象,很难再和政治活动挂钩,那么“天官”的作用就下降了;但是如果完全不能预测,“天官”就变成单纯的记录者,地位也会下降,那么他们的地位是如何在很长的历史时期里得以保持的呢? 唐代的天文学家僧一行真是绝顶聪明的人,他一语道出真谛:“使日食皆不可以常数求,则无以稽历数之疏密;若皆可以常数求,则无以知政教之休咎”。就是说,如果日食完全没有规律,那历法的准确性就无从谈起;但如果每次日食都有规律可循,那就无法得知上天对人间政治优劣所表示的态度了。也就是说,日食有可预测的因素,同时也有不可预测,或者人为力量可以临时改变的因素,既有点像赌博,又有点像追求美女。
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