八大行星中,天王星和海王星距離地球太遠,很難用肉眼觀測,所以人們很晚才發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識它們。而中國古人對于金星、木星、水星、火星、土星這五大行星的觀測甚至在商朝就開始了,幾千年間,古人持續(xù)地對五大行星進行觀測和記錄,留下了寶貴的天文學(xué)遺產(chǎn)。
最初,五大行星并不叫如今的名字。春秋戰(zhàn)國時期,五行說逐漸盛行,天文學(xué)受其影響,古人才將它們冠以金星、木星、水星、火星、土星的名字,并將太陽、月亮和五大行星合稱為“七政”。
土星是五大行星中距離地球最遠的行星,古人測算它每28年運行一周天(現(xiàn)代設(shè)備測算土星公轉(zhuǎn)周期約為29.46年),幾乎每年都能鎮(zhèn)守或填充二十八宿中的一宿,因此將它稱作鎮(zhèn)星或填星。
觀測水星時,它總是依附在太陽的左右,與太陽的最遠距離不超過一辰(古時的30度,現(xiàn)代設(shè)備測得水星與太陽之間最大角距約為28度),因此取名為辰星。
由于水星離太陽過近,大部分時間都會被太陽的光輝“淹沒”,肉眼觀測十分困難。只有當(dāng)它與太陽之間的距離達到最大時,才能在日出前的東方地平線附近,或日落后的西方地平線附近偶爾被觀測到。
金星,顏色銀白,是全天最亮的一顆星,于是古人給它起了“太白”這個十分形象的名字。
在天亮之前,金星會作為晨星出現(xiàn)在東方天空,被稱作“啟明星”;黃昏時,它又會出現(xiàn)在西方天空,則被稱作“長庚星”。
木星,也被稱作歲星,可能是古人最早發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識的一顆行星,商朝的甲骨文中已經(jīng)有大量關(guān)于歲星的記載。
古人測得木星12年運行一周天(公轉(zhuǎn)的周期,現(xiàn)代設(shè)備測得木星的公轉(zhuǎn)周期約為11.86年),所以把黃道(可理解為地球公轉(zhuǎn)的軌道平面)附近的亮星12等分,通過觀測每年歲星經(jīng)過的位置來制定紀(jì)年,如“歲在星紀(jì)”,這很可能是歲星名字的由來。
火星名為熒惑,因為它顏色發(fā)紅,熒熒像火,而且光亮?xí)r常變化,順行、逆行捉摸不定,讓人迷惑。
大概是因為火星的顏色和運動變化無常,古人將其視為災(zāi)難之星。著名天象“熒惑守心”,指的便是火星在心宿(二十八宿之一,主要位于天蝎座、豺狼座天區(qū))處一直徘徊的現(xiàn)象,曾被認(rèn)為是大兇的天象。
天球是天文學(xué)中引進的概念,是一個以選定點(常為地球)為中心,以任意長為半徑的假想圓球,人們可以將所觀測到的天體投影到此球面上,用以標(biāo)記和度量天體的位置和運動。
行星視運動,指的是觀測者所見行星在天球位置上的移動。在對浩瀚繁星進行長期觀測的過程中,古人逐漸掌握了行星視運動的特點和規(guī)律。
大部分時間,行星在天球上自西向東走,被稱作“順行”;偶爾,它們會自東向西反向運動,被稱作“逆行”——我們常聽說的“水逆”,指的就是水星在視運動中的逆行現(xiàn)象;而在順行和逆行之間的轉(zhuǎn)折時,行星在天球上的位置會短暫地不動,被稱作“留”。
現(xiàn)代天文學(xué)研究表明,火星和金星的順行、逆行交替十分明顯;水星逆行雖然明顯,但不易觀測;木星和金星的逆行則需要長期、系統(tǒng)觀測,才能發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。
據(jù)《史記·天官書》和《漢書·天文志》記載,戰(zhàn)國時期的天文學(xué)家甘德和石申已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了火星和金星的逆行現(xiàn)象。據(jù)《隋書·天文志》記載,到了漢初,古人已經(jīng)明白五大行星都存在逆行的現(xiàn)象。
甘德和石申使用專有名詞“勾巳”來描述行星逆行現(xiàn)象?!堕_元占經(jīng)》記載:“甘氏曰:去而復(fù)還為勾,再勾為巳……石氏曰:東西為勾,南北為巳。”東漢郗萌對此進行解釋:“星行如巳,字為巳?!奔矗盒行怯身樞械侥嫘?,軌跡會在天空中劃出了一個不規(guī)則的圈形,非常像“巳”這個字。
宋朝沈括在《夢溪筆談》中,對五大行星的運動有著更加準(zhǔn)確和形象的描述,他不僅將行星的逆行軌跡描述為“柳葉”,還記錄了行星在逆行軌跡上運行的快慢情況。
在唐朝修訂《大衍歷》(也稱《開元大衍歷》,為729年修訂的天文歷法)之前,古人將兩次晨始見行星之間的時間間隔定義為會合周期?!洞笱軞v》后,其定義更改為“行星連續(xù)兩次與太陽某一特殊位置相合的時間間隔”,同現(xiàn)代天文學(xué)的定義一致。
目前,我國現(xiàn)存最早的描述五大行星運動的文獻,是1973年出土于湖南省長沙市馬王堆漢墓的帛書《五星占》。其中,記載了自公元前246年(秦始皇元年)到前177年(漢文帝三年)間五大行星的運動周期,以及一份關(guān)于木星、土星和金星3顆行星位置的表格。
根據(jù)這些內(nèi)容我們推算出,當(dāng)時測算得到的金星會合周期為584.4天,僅比現(xiàn)代天文測量值大0.48天;土星的會合周期為377天,僅比現(xiàn)代天文測量值小1.09天。
西漢《三統(tǒng)歷》和東漢《四分歷》所測的五星會合周期與今天的測量值相差無幾。祖沖之(南北朝天文家、數(shù)學(xué)家)在《大明歷》中,將五星會合周期的測算精度再提高一步,誤差全部小于0.095日。到了隋朝《大業(yè)歷》時,除火星和金星的誤差為1%日外,其余行星的誤差降到1/500日以下。
中國古人對五大行星的觀測精度令人贊嘆不已,長期處于世界領(lǐng)先地位。幾千年來,他們的觀測為我們留下了豐富多樣的行星觀測記錄,是中華民族乃至人類文明史上的寶貴財富。
古人將月亮、五星、太陽這些天體之間的位置關(guān)系大體分為“犯”“凌”“掩”幾類。
據(jù)清朝天文學(xué)家何國棟所著《天文輯要》記載,對天體進行觀測,若2個天體經(jīng)度相同,緯度上比較接近就是“犯”,緯度上特別接近就是“凌”,緯度完全相同就是“掩”。不同歷史時期的標(biāo)準(zhǔn)有所差異,但大體分類是一致的。
古代行星掩恒星和行星互掩的記錄十分寶貴,因為這些基本上是古人在目視條件下所能達到的最精確的觀測,在現(xiàn)代天文學(xué)的研究中,依然有參考價值。
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