天再旦

天再旦是古代天文學家記錄的一種罕見的天文現象，意思是同一天接連出現兩次天亮的情況。通常是由於清晨五點到七點的日全食所引起的天文奇觀。

基本介紹

• 中文名：天再旦
• 外文名：Days again
• 定義：日全食
• 性質：天象
• 學科：天文學
• 周期：1000年一次

簡介

天再旦者，卯時日全食之謂也。這是一種奇異的天象，從字面看，意謂“天亮了兩次”。在太陽出來前，天已放亮，或者太陽剛好在地平線上，忽然發生了日全食！這時，天黑下來；幾分鐘後，全食結束，天又一次放明。這就是“天亮兩次”———“天再旦”。

古代曾出土一部書，叫《竹書紀年》，上面有句話：“懿王元年天再旦於鄭。”夏商周斷代工程要確定懿王元年是公元前的哪一年，全在這十分簡約的9個字中。現代天文學家分析“天再旦”現象出現的機率是1000年一次。

1997年3月9日，中國新疆北部在天亮之際發生所謂“天再旦”的日全食，由60位觀測者從18個不同地點親身體驗這種現象。

天象記錄

藉助速率強大的計算機和專業軟體，現代天文學已經可以推算古天象記錄。南京紫金山天文台張培瑜先生對相關時代的日食狀況作了詳細計算，提出發生“天再旦”的懿王元年為公元前926年或899年。貴州工學院的葛真先生核算出：公元前899年或925年確實發生了日全食。而美國加州理工學院三位科學家的計算結果更為具體：“懿王元年天再旦於鄭”指的是公元前899年4月21日凌晨5時48分發生的日食，陝西一帶可見。而“鄭”是今天的陝西華縣或鳳翔。看來，公元前899年就是懿王元年，問題似乎解決了。

廣義相對論

但科學不能只有孤證。例如醫學，有了一種新藥，仍然需要臨床證據，才能在藥店出售。當年，愛因斯坦在“計算”出廣義相對論後，也遇到了同樣的問題。

廣義相對論預言了一個新現象：引力場會使光線偏離。愛因斯坦計算出，恆星發出的光線，如果掠過太陽表面，光線偏轉角度為1．7秒。這就是說：空間是彎曲的，宇宙是有限的。但怎樣證明呢？白天，陽光強烈，但看不見星星；晚上能看到星星，但太陽又下山了。怎樣才能在有太陽的時候看到星光呢？只有在日全食的時候。這時，月亮遮住太陽，瞬時間，仿佛夜幕降臨，緊挨著太陽的星光清晰可見。

當年，據說相信廣義相對論的只有兩個人，一個是愛因斯坦本人，另一個是英國劍橋大學天文學教授愛丁頓。為此，後者親率遠征隊，來到非洲西部的普林西比島，1919年5月29日將發生一次日全食，那裡是最佳觀測和拍照地點。時候到了，日全食發生了，在302秒的日食時間裡，他拍攝了16張照片。結果顯示：太陽周圍那十幾顆星星，都向外偏轉了一個角度！星光拐彎了，廣義相對論得到了證實！

現在，“天再旦”———夏商周斷代工程遇到的也是個日全食問題。雖經數學推算，同樣缺乏實際驗證。懿王元年的紀年確定，完全依賴“天再旦”三字，但它真的是導致“天亮兩次”的日全食嗎？

真幸運！1996年7月26日，“懿王元年”專題組報告：1997年3月9日，我國境內將發生本世紀最後一次日全食，其發生時間，在新疆北部正好是天亮之際。於是決定多角度觀測這次日食，以印證“天再旦”的視覺感受，並使感受得到量化的理論表達。

日全食論

陝西天文台研究員劉次沅先生負責此專題研究。為使觀測結果能夠真正地說明問題，他和專題組成員做了縝密的準備工作。

眾所周知，太陽出來後，天光隨太陽的地平高度而變化。由於大氣散射，太陽在地平線以下時，天空就開始亮了。這是一個複雜的過程，很難定量表達，卻又必須定量表達。因此，劉次沅專題組首先對22個日出過程作了450次測量，並通過天體力學方法進行計算，得出一個可對日出時的日食現象進行數學描述的方法：

日全食發生時，當食分大於0．95，食甚發生在日出以後，就會發生很明顯的天光漸亮、轉暗、再轉亮的過程，即“天再旦”現象。

實際觀測是否符合上述描述，是“天再旦”是否確為日全食記錄的關鍵。

1997年3月9日，日全食發生了。專題組收到60人從18個地點寄來的35份報告。今天，我們已經能夠在《夏商周斷代工程1996～1999階段成果報告·簡稿·徵求意見稿》中，看到當時的觀測結果與結論：“觀測結果是：日出前，天已大亮，這時日全食發生，天黑下來，星星重現；幾分鐘後，日全食結束，天又一次放明。這一過程證實了通過理論研究得出的天光視亮度變化曲線，與實際觀測的感覺一致，印證‘天再旦’為日全食記錄是可信的。所以，可以確定公元前899年為懿王元年。”

超新星爆炸論

金牛座里著名的蟹狀星雲就是公元1054年超新星爆發的遺蹟，中國宋史中有詳細的記載：“至和元年五月，晨出東方，守天關，晝見如太白，芒角四出，色赤白，凡見二十三日。”

史書《宋會要》記載了北宋欽天監對公元1054年7月4日天宮星附近超新星爆發事件，這次超新星爆炸被公認為是蟹狀星雲形成的根源。

從記載中可以看出，當時超新星爆炸的景象是非常壯觀的，發出的光芒甚至可以用來看書，因此這也成了名副其實的“天再旦”。

科學表述

我國有五千年的悠久歷史，但確切的年代卻只能上溯到兩千多年前的西周共和元年，即公元前841年。“九五”國家重點攻關項目“夏商周斷代工程”集中考古、文獻、碳14測年和天文等學科的力量，力圖打破幾千年來的僵局，給出夏、商、周三代的年代體系。

古書《竹書紀年》記載“(西周)懿王元年天再旦於鄭”(註：天再旦指天又一次亮了)，被認為是一次發生在日出前後的日全食。由於日食可以用現代天文方法計算，因此這條記錄是確定周懿王年代的重要線索。過去有不少學者對此進行了研究，但在約40年的可能範圍內竟有五六種結果相持不下。

這是相距遙遠的兩個學科有趣的交叉，其關鍵問題是如何用現代科學的語言來表述一個歷史學問題。“天再旦”是古人對日食時天光變化的感覺描述。將這種感性的、粗略的描述定量化，進而建立起物理模型和計算方法並加以實際檢驗，是解決這一問題的核心。

從天文學的角度來看，日出時日食導致天光變化可以分解為：(1)正常日出過程的天光變化；(2)日食過程的太陽輻射變化；(3)亮度向視亮度的轉化。首先是正常日出過程。日出時的天光亮度由太陽地平高度和天氣狀況決定。由於大氣散射的過程複雜，難以用理論方法表達和計算，我們採用了實測的方法。通過對不同日期的22次日出過程的320個數據，發現它們符合得很好，同時也取得了天氣狀況對天光影響的規律。這就是說，我們可以可靠地根據太陽地平高度計算天光亮度，並根據天氣狀況加以修正。而日食過程中的太陽地平高度和輻射強度變化都可以用天文方法加以計算。由於“天再旦”記錄來自古人對天光的實際感受，因此還需要將亮度轉化為視亮度。醫學和視覺光學中，將視亮度表達為亮度的對數。我們發現，這一表達僅僅對明亮天空適用。對於較暗的情況，我們採用視覺光學中的統計數據進行推導，得出符合實際的表述。

一旦建立了適當的、定量的科學表述，數位化的計算結論便不難實現。我們可以計算出歷史上每次日食造成的地面上“天再旦”區域和強度。但是，任何物理模型和數學計算都難免有假設和簡化，因此科學的量化表述還需要實踐的證實。為此，我們利用1997年3月9日日全食之機，在新疆北部布網組織了一次多地點、民眾性的日食天光觀測。60位觀測者從18個不同地點寄來35份報告。不同地點、不同天氣狀況的報告完全證實了我們的計算結果。在阿勒泰、塔城等地，日出前天色漸亮，然後快速變暗，以至早已隱去的星星重又出現在天空。很快地，天色再次轉亮，呈現出古人看到的“天再旦”現象。

用這一方法計算了相關時期的全部日食，發現惟一的一次在“鄭”地發生的“天再旦”現象是公元前899年4月21日日食。也就是說，我們得到懿王元年是公元前899年的結論。史學方面估計懿王元年有大約40年的可能範圍，天文學分析“天再旦”現象在特定地點出現的幾率為1000年一遇。我們在40年的範圍內恰恰找到了惟一的一例，這對“天再旦”的日食說也是有力的支持。

科學表述只是對古人感受和古代文獻記錄的一種抽象，因此我們不能僅僅陶醉於現代科學的精確與完美。重要的問題是要使我們的結論與史學方面的各種相關信息相符或相容。天文學史研究指出，西周時期尚不能預測日食。因此，山嶺和雲霞遮擋使得當時的人難以意識到天色變暗是日食所致。出土的西周銅器師虎簋被史學家考證為懿王器，其銘文記載的曆日月相與我們的結論恰恰一致，這也是一個重要的支持。

結論為夏商周斷代工程正式採用為西周王年體系的一個重要支撐點。它作為夏商周斷代工程得到的夏商周年表的一部分，成為中國歷史年代的權威參考，為各種工具書、教科書和博物館採用。

回顧“天再旦”專題的研究，重要的特點在於其研究目標和方法的強烈對比。如何從相距遙遠的事物中找到它們共通的聯繫點，是研究成敗的關鍵；如何從遠古人類模糊的印象抽象出科學的表達；如何將科學表達轉化為模擬古人的觀測以便證實理論計算；如何將科學計算得到的結果與各種各樣、直接間接的遠古信息相比較。這些學科交叉的體驗是很有意義的。