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日食的成因

日食是什么

日食

是月球绕地球转到太阳和地球中间时,如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线,月球挡住了射到地球上去的太阳光,月球身后的黑影正好落到地球上,这时发生日食现象。在地球上月影里的人们开始看到阳光逐渐减弱,太阳面被圆的黑影遮住,天色转暗,全部遮住时,天空中可以看到最亮的恒星和行星,几分钟后,从月球黑影边缘逐渐露出阳光,开始生光、复圆。由于月球比地球小,只有在月影中的人们才能看到日食。月球把太阳全部挡住时发生日全食,遮住一部分时发生日偏食,遮住太阳中央部分发生日环食。发生日全食的延续时间不超过7分31秒。日环食的最长时间是12分24秒。法国的一位天文学家为了延迟观测日全食的时间,他乘坐超音速飞机追赶月亮的影子,使观测时间延长到了74分钟。中国有世界上最古老的日食记录,公元前一千多年已有确切的日食记录。

 

形成过程

日食的形成所谓“食”就是指一个天体被另一个天体或其黑影全部或部分掩遮的天文景象。日食主要有日全食、日偏食及日环食三种。日食发生的原理是地球上的局部地区被月影所遮盖而造成的。日食必发生在朔日,即农历的初一(朔)。这是因为只有在那{yt},月亮才会出现在太阳与地球之间的连线上,这样才有可能使月球挡住太阳而形成日食。同样地,月食一定出现在望日,即农历十五。

每个月的初一都会有日食,只是出现在地球上不同的地方,但不是每个月的十五都会有月食。这是因为除了上面的条件外,影响日食和月食出现的还有其他一些因素。我们把地球围绕太阳公转的轨道称为黄道,把月球围绕地球公转的轨道称为白道。黄道平面与白道平面不是相同的,它们之间平均有5°09′的夹角,并且随时发生变化。只有当月球运行到黄道和白道的升交点和降交点附近时,才会发生日食。日食的过程可分为五个阶段,而只有日全食才拥有全部过程,日偏食和日环食则没有食既和生光。初亏:太阳与月球{dy}次外切,太阳光球西面刚切入月球东面的时刻。食既:太阳与月球{dy}次内切,太阳光球刚xx被月球掩蔽的时刻。食甚:月球中心与太阳中心距离最小的时刻。生光:太阳与月球第二次内切,太阳光球刚从月球西面露出来的时刻。复圆:太阳与月球第二次外切,太阳光球刚xx离开月球背后的时刻。初亏、食既、生光和复圆又分别称为{dy}、第二、第三、第四接触。

相关种类

 

日全食

日环食

日食共有三种,即:日偏食、日环食和日全食。月球遮住太阳的一部分叫日偏食。月球只遮住太阳的中心部分,在太阳周围还露出一圈日面,好象一个光环似的叫日环食。太阳被xx遮住的叫日全食。这三种不同的日食的发生跟太阳、月球和地球三者的相互变化着的位置有关,并且也决定于月球与地球之间的距离变化。

月球比太阳小得多,它的直径大约是太阳直径的四百分之一,而月球与地球间距离也差不多是太阳与地球间距离的四百分之一,所以从地球上看,月亮与太阳的圆面大小差不多相等,因而能把遮住而发生日食。

地球公转和月球公转轨道都是椭圆,不论是太阳与地球间距离,还是月球与地球间距离,并不是固定不变的,而有时比较远,有时又比较近,因此月球本影的长短也不一样,月球本影最长时有379660公里,最短时为367000 公里,而地球与月球之间的距离最近时为356700公里,最远时达406700公里。如果某个时刻月球本影比地球与月球之间的距离大,地球上被月球本影扫过的地带就可以看到日全食。如果月球本影比地球与月球之间的距离小,月球本影的{jd0}到不了地球的表面,那么在影尖延长出来的小影锥(叫伪本影)扫过的地带可以看到日环食。被月球半影扫过的地带均可以看到日偏食,在偏食区内离全食区越近,偏食的程度就越大。月球本影和半影没有扫过的地方,根本看不见日食。

发生次数

日食时月球在地球上投下的阴影

上个世纪(1901-1999)全球范围内共发生日食现象228次,其中日偏食 78 次,日环食 73 次,日全食 71 次,混合食 6 次。而后天将要发生的日全食是我国可观测的数百年来历时最长的一次。

产生现象

日食发生时的影响及现象发生日全食时,光线穿过树叶的缝隙投影出新月的影子。发生日全食时,动物常常准备睡觉,或行为异常。发生日全食时,当地的温度

通常会大幅下降。当99%的太阳表面被覆盖时,能看到晨昏蒙影现象。在日全食期间,地平线的周围会有一个窄的光带,这是因为观察者并不是直接站在月亮的影子下面,地球和月亮有一定的距离。

 

规律与周期

日食的规律与周期由于地球绕太阳和月亮绕地球的公转运动和黄白交点的移动都是有规律的,所以相隔一定的时间就会发生一次大致类似的日、月食。早在古代,巴比伦人就根据对日食和月食的长期统计,发现了日、月食的循环周期为233个朔望月,也就是18年11又1/3日,即沙罗周期。日食(月亮界于太阳和地球之间)持续的最长时间为7分31秒。1955年发生在费城西部持续时间为7分8秒的日蚀是近年最长的一次。

据预测,2186年大西洋中部地区将发生一次持续时间7分29秒的日蚀。月食(月亮运行进入地球的阻影)持续的最长时间为1小时47分。2000年7月16日,在北美的西海岸人们看到这种景象。由于月球、地球运行的轨道都不是正圆,日、月同地球之间的距离时近时远,所以太阳光被月球遮蔽形成的影子,在地球上可分成本影、伪本影(月球距地球较远时形成的)和半影。观测者处于本影范围内可看到日全食;在伪本影范围内可看到日环食;而在半影范围内只能看到日偏食。

观测方法

观测日食,不要用眼睛直接正对着太阳观看。几十年前,就因为直接用眼睛看日食,德国有几十人双目失明!直接用眼睛看早日食为什么会伤害眼睛甚至使人双目失明?原来太阳光以及其中看

不见的红外线中包含大量的热能,被物体吸收后会产生大量的热。大家都有这样的体会,用眼睛直接看太阳,即使只看短短的一刹那,眼睛就会受到很大的刺激,好久好久眼前一片昏暗,很难恢复过来,这是因为眼睛里有一个水晶体,它能起聚光镜的作用。对准太阳看,太阳的热能被它聚集在眼底的视网膜上,就会觉得刺眼;如果经过一些时间后,视网膜就会被xx而失去视力。在发生日食时,大部分时间都是偏食,月亮只挡住了一部分太阳,剩下的部分仍然和平常一样,所以直接用眼睛看的时间长了,同样会xx眼晴的。

 

通常可用一块涂了黑的玻璃放在眼睛前面看(或者把玻璃放在烟火上面熏黑)。墨层的厚度要均匀,能使眼睛透过它而看到太阳成为古铜色,看上去既不刺眼,又能看清楚。有时也把加了墨汁的水倒人盆中,观看映在水中的太阳。也有的拿xx曝光的相片底片,几个叠在一起观看。用望远镜观看的人,必须在镜片前加上滤光片,原理也同样是为了减弱太阳光, 使它不致xx眼睛。但无论如何{jd1}不能把眼睛凑近望远镜直接去看太阳,否则就会把你的眼晴xx。在不观测时,不要将望远镜或相机指向太阳,并须盖上镜头盖,以免镜头过分吸热,导致爆裂。

拍摄技巧及注意事项

中科院国家授时中心研究员刘次沅说,7月22日的这次日食我国长江流域的成都、武汉、上海、杭州等城市都可以看到日全食,而我省绝大部分地方因为在全食带外,所以只能看见日偏食。

刘次沅说从北到南,其他城市,也能看到大面积的偏食,太阳只剩下细细的一丝,也是

非常壮观的一件事情。

 

刘研究员说,这次日食的食甚发生在上午9时左右,太阳位置较高,不需要找特殊开阔的地方,人们很容易看的到,但一定要注意保护眼睛,用科学的办法观测,尤其是不要用望远镜看日食。专家建议千万千万不要用肉眼直接顶着太阳看,这样会导致{yj}性的损害眼睛,我们可以用医院的X光片,用电焊的护目镜,可以用来看日食。

至于日食摄影和摄像的基本方法,只需要把普通天文摄影和摄像的基本方法,和日食观测中的目视观测太阳法结合起来就可以了。在这里先谈谈天文摄影的基本方法。由于数码摄影时代已经到来,因此我们下文所述,如无特别说明,均以数码器材为准。

用相机直接拍摄

天文摄影最简单的方法是——用相机直接拍摄!对于太阳而言,许多照相机的长焦端都可以拍到较大的图像,那么在非全食阶段,我们只需要将滤光片罩在相机镜头前就可以轻松拍摄。如果你使用墨水盆法或者望远镜投影法观测日食,那么直接把你看到的拍下来即可。至于全食阶段,直接用相机对着太阳那里拍就行了。

用相机直接拍摄还可以实现许多创意摄影。最经典的是拍摄日全食的糖葫芦串像。下图就是2005年10月3日西班牙马德里上空发生日环食时的情景。照片上的太阳从左往右表现出了这次日食的全过程。这是通过可以多次曝光的相机实现的。能实现多次曝光的照相机一般是胶片单反,也有一些中xx的数码单反有此功能,在这里以胶片单反为例。多次曝光就是拍完一张照片后,先不过卷,还用同一张底片,进行再次曝光,这样可以获得一些特殊的拍摄效果。具体到这张日食照片,摄影师首先选好拍摄地,然后提前在该地踩点,实地看在日食开始和结束时太阳的大体位置,确定如何取景。由于太阳有东升西落的周日视运动,而日全食和日环食全过程持续时间都比较长,因此日食开始和结束时太阳的位置会差异很大,取景时就要保证日食开始时太阳位于画面左侧,日食结束时太阳位于画面右侧,并且日食全程都能在画面上,且尽量不要被建筑物遮挡。等到日食当天,摄影师就按照踩点时确定的方式取景,在日食开始时,相机前方加上滤光片,拍摄{dy}张太阳像。然后不过卷,过一段时间(比如10分钟),在同一张底片上重复曝光再拍摄一张太阳像,如此持续。由于使用了滤光镜,而地面景物的亮度和太阳相比太暗了,因此根本拍不下来。到了全食或者环食发生时,再摘掉滤光镜,直接拍摄太阳,这时才能同时拍下地面景物。接下来的复圆过程,再次使用滤光镜,一张张拍,直到{zh1}。这样,就最终在一张底片上拍下了日食全过程的一串像。用普通数码相机不能拍摄这样的串像,但可以通过后期合成多张照片的方法实现。

关于日食的传说故事

对古代人而言,日食是十分可怕的。如果你能了解太阳对粮食耕种、日常生活的影响,你就会关心天上的太阳为什么突然不见了。中国古代认为日食是因为xxx吞掉了太阳,其它的文明也认为这是不祥之兆,有许多“解决方法”:打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。据传,曾经有

一次致命的日食报告错误。这是说公元前二世纪的两个中国天文家由于一些原因没报告日食。那时的中国帝王认为自己是天子,十分重视天象,认为那是上天给的暗示,因此他请了一批天文家定期观测天象。那时彗星和流星不能被预言,但日食是可以预测的。两位天文家没有告诉帝王日食这一重大天象的发生,帝王盛怒,将两人斩首示众。那时的天文学家比现在危险得多。

 

在中国历史上,很早就设有专门的部门和人员进行天象的观测了。其目的,一是了解日、月的运行规律,制定尽可能精密的历法以满足农业社会从事农耕的需要;第二个原因比较复杂,中国古代占主导地位的思想是“天人合一”观念,这种观念认为,“天”是一个有意志、有人格的神,天帝支配着人间,在支配过程中,天帝经常通过星象上的变化给人间以预兆和警告,因此,各代朝廷都有庞大的司天机构日夜监视这些天象的变化。

天文官作为人间君王“通天”的媒介和信使,地位和威望都非同一般。由于天文官举足轻重的位置,朝廷对于天文官的期望往往很高,天文官也时刻不敢懈怠。

话说夏朝之时,第四位君王仲康时代,国势刚从前朝太康时代的动乱中恢复过来,朝廷内外很有些“中兴”的气象。这年的金秋季节,麦浪滚滚,晴空万里,农民们正在田里收获一年的劳动果实,中午时分,人们突然发现,原本高悬在天空光芒四射的太阳,光线在一点点减弱,仿佛有个黑黑的怪物在一点点地把太阳吞吃掉——这是“天狗吃太阳”了!百姓们面对突如其来的凶险天象,个个惊恐万状,急忙聚集起来敲盆打锣,按过去的经验,这样就可以把天狗吓走。

对这{yt}象最为恐惧的还是朝廷和天子,因为“天狗吃太阳”预示着国家将有灾难发生,可能会危及帝王的地位或生命。那时,朝廷已经形成一套“救日”仪式,每当发生“天狗吃太阳”时,监视天象的天文官羲和要在{dy}时间观测到,然后立刻以最快的速度上报朝廷,随后天子马上率领众臣到殿前设坛,焚香祈祷,向上天贡献钱币以把太阳重新召回。可这次,时间过去了好久,大家眼看着太阳一点点消失,无尽的黑夜就要笼罩大地了,文武百官和仲康大帝都已聚到宫殿前了,却独不见羲和的身影。已经错过了{zj0}救护时间,仲康大帝顾不得多想,连忙主持开始了救护之礼殿内殿外一片忙乱,宫中乐官急急忙忙敲响了救日的鼓声,主管钱币的官匆匆地赶往钱库去取钱,其他官员也慌慌张张跑来跑去安排仪式,这时天色越来越暗,突然,天地一下子陷入黑夜,几步之内难辨人影,太阳被天狗彻底吞吃了。仲康大帝率众官跪倒在地,一遍遍地乞求上天宽恕,这一瞬间,人人心中都十分恐惧,心想因为没有及时救护,太阳可能永远不出来了,大夏王朝的末日到了。

不知过了多久,就在人们感到彻底绝望时,太阳的西边缘露出了一点亮光,大地也逐渐明亮起来,日盘露出得越来越多,天狗终于把太阳吐出来了!仲康大帝和文武百官这才舒了一口气。“天狗吃太阳”终于结束,仲康大帝这时才发现,天文官羲和到现在也没露面,发生了这么大的事,身负重任的羲和居然不见人影,仲康大帝十分恼火,立刻派人去寻找。几个差役赶到清台(当时的天文观测台),好不容易在清台旁守夜的小屋里找到了羲和。这位重任在肩的天文官居然在呼呼大睡,一问羲和的下属,才知道羲和昨天喝了一夜的酒,此刻仍然烂醉如泥,差役们不敢耽搁,架起羲和塞进车子,把他送进宫中。到了殿上,跪倒在天子面前,羲和还是混混沌沌,不知几分人事。仲康大帝问明情况,才知原来是羲和酗酒误事,顿时大怒,立刻下令将羲和推出斩了首。

这个故事记录在中国最早的一本历史文献汇编里,这是国人{dy}本书,所以名字就叫《书》,到汉代被称作《尚书》,意思是“上古之书”,后因为成了儒家的重要经典,又被称作《书经》。其中《胤征篇》说:“仲康肇位四海,胤侯命掌六师,羲和废厥职,酒荒于厥邑乃季秋月朔,辰弗集于房,瞽奏鼓,啬夫驰,庶人走。羲和尸厥官,罔闻知,昏迷于天象,以干先王之诛。”“厥”即“其”,季秋是秋天的第三个月——夏历的九月。“辰”指日月之会,房是房宿,即天蝎座β、δ诸星,“辰弗集于房”即日月在房宿合朔时出现了问题,那时大概还没有“日食”一词,所以只好这样描述性地说明。瞽是乐官,啬夫是掌管钱币的官,庶人即百姓。乐官击鼓、啬夫急跑取币、百姓奔走都是在匆忙举行日食救护仪式。尸,主管,羲和尸位素餐,发生了重大天象还不知道,结果丢了性命。

虽然没有“日食”二字,这则记录也早就被证认为是一次日食记录,而且是中国最早的记录(很可能也是世界上最早的日食记录),被称作“书经日食”、“仲康日食”,可能发生在公元前1961年10月26日,据现代天文方法推算,那次日食发生在中午,全食带恰好穿过中原地区(当然还有几次日食也比较符合《尚书》中的记录,具体是哪一次,尚无定论)。看了这个故事,不要以为在中国古代做天文官是非常危险,说掉脑袋就掉脑袋的。像羲和这样酗酒渎职的天文主管,几乎是个空前绝后的例子。由于天文官的特殊身份,君王一般对他们是宽容、礼遇的,不像对其他官员那样动辄“推出午门斩首”,后来的各朝代,除了极个别陷入狱案的情况,天文官很少有被杀头的。

通过望远镜拍摄

通过望远镜进行天文摄影的基本方法有两种——直接焦点法(简称直焦法)和放大摄影法(简称放大法),这时候的望远镜{zh0}安装在具有电动跟踪功能的赤道仪和稳重的三脚架上。

1)、放大摄影法比较简单,直接用相机对着目镜里的像拍照即可。由于太阳像较亮,因此这种方法用

于拍摄太阳是xx可行的。我们只需要先目视将太阳的像清晰,然后手持数码相机,将镜头贴住目镜,此时数码相机本身的光学变焦要放在最广角端。注意微调镜头的角度和方向,以确保镜头和目镜同轴(左手可以同时捏住相机镜头和目镜以帮助它们同轴,如图1所示),这时你会看到数码相机的液晶屏中央出现一个圆形的亮斑,这是目镜的视场,周围黑暗的部分是光学系统的暗角。然后我们用光学变焦将焦距略微拉长,让视场扩大,减少暗角。当日面均匀的出现在液晶屏上之时,半按快门,相机一般会自动对焦(有时需要把对焦模式设置成微距模式才能实现自动对焦)。如果因为日面缺乏特征,或者有风导致成像抖动等,有可能导致对焦失败。这时,我们就只能使用相机的手动对焦功能(如果你的相机不具备此功能就没有办法了)。至于其他的拍摄参数,白平衡建议设置成“日光”,曝光参数可以尝试用相机的自动档(一定要关闭闪光灯),如果不满足要求,再用M档手动设置。如果望远镜没有电动跟踪装置,那么曝光时间必须短才能保证太阳在照片上不拖线(比如短于1/250秒)。但太阳的总亮度又是有限的,因此这时就只能使用较低的放大率(但放大率太低会损失很多细节),或者设置较高的ISO(即感光度,但感光度越高画面噪点越多),如何在这些参数中寻求一个平衡要根据当时的太阳亮度、你手里的器材情况和你对画面的要求来灵活掌握。另外现在还有一种通用摄影平台可以帮助你更好的进行这样的拍摄,详情请见《天文爱好者》杂志2007年10月号的“观测攻略”。

 

在目镜后进行放大摄影

2)、直焦法相对来说麻烦一些。要用这种方法必须使用数码单反相机,这种相机的镜头可以拆卸,将其拆掉后,再把望远镜的目镜拿掉,然后将数码单反的机身和望远镜的主镜通过转接环接到一起,这就相当于用望远镜直接当相机的镜头。这种方法的好处是经过的光学系统最少最简单,因此能保证质量{zh0}的成像——虽然这样得到的图像不如放大法的大。直焦法最关键的装置就是连接相机和望远镜的接环。这种接环在天文器材专营店可以买到,不过要注意相机的品牌,不同品牌的数码单反其接口型号是不一样的;也要注意望远镜目镜端口多大,一般而言目前常见的目镜端接口的大小是1.25英寸,也有一些好点的望远镜使用2英寸的大接口,而比较老型号的小望远镜其接口可能是1英寸的小接口。

当将相机连接到望远镜后面后,要做的就是把相机的取景器当作目镜,找到太阳并用望远镜的调焦装置将其调节清晰,然后将相机的曝光模式拨到M档,手动设置感光度和快门的数值。由于太阳很亮,因此感光度一般设置到{zd1}都可以,快门速度则可以通过实拍-回放找出最合适的数值。如果有条件,{zh0}使用快门线或者遥控器进行拍摄,因为手按快门可能会引起震动造成画面模糊。

日全食的拍摄内容

由于直焦法是拍摄日食最常用的方法,因此以此法为例来具体谈谈在日食不同阶段我们应该拍什么及如何拍。

1)、在全食前的偏食阶段,由于持续时间很长,且和普通的偏食没有什么区别,因此这个阶段最重要的任务就是调焦。一定要反复、耐心的将焦距调到{zh0},以免到全

食的时候留下遗憾。调焦纯粹就是一个经验活儿,没什么捷径可走。太阳上有黑子还好,要是没有黑子,就只能靠日轮边缘了。由于阳光太强,在回放时液晶屏可能看不清,因此应提前准备宽大且不透光的外套将自己的头和相机都罩在下面,这样才能比较舒服的查看图像。

 

偏食阶段

2)、在食既时,主要的拍摄目标是贝利珠。贝利珠是因为月轮边缘凹凸不平,凹下去的地方透过来耀眼的阳光形成的视觉现象。拍摄贝利珠意味着全食阶段拍摄的开始,因此要提前摘掉滤光片。如果你有xx的预报时间和现场时间,那么在食既前15秒到1分钟摘掉滤光片是合适的,因为这时日面只剩下很小的一点点,短暂的直射不会对你的相机造成损害。如果你没有xx的时间,那么在取景器里通过滤光片看到太阳只剩下隐隐约约的一小点的时候就摘掉滤光片吧!

贝利珠的过程非常短暂,而且充满变化,因此这时{zh0}使用相机的普通连拍功能(高速连拍则大可不必,贝利珠变化还没那么快,而且此模式会很快将相机内存充满)。至于曝光参数的调整,由于从你摘掉滤光片到贝利珠发生的时间间隔只有不到一分钟,这时再来调整相机参数可能会感到手忙脚乱,因此建议你先调好相机参数,再摘掉滤光片。具体参数请参考图16“日食摄影曝光参数表”里针对日珥的参数。

附带一提,拍摄贝利珠时,就已经可以同时拍下色球层和日珥了。

3)、全食阶段的主要拍摄目标有三个,一是日珥,二是日冕的内冕,三是日冕的外冕。其中内冕亮如满月,外冕则要暗上将近100倍,而日珥比内冕还要亮一些。本节后面的图16“日食摄影曝光参数表”出了不同情况下针对这三种目标的曝光参数,具有较高的参考价值。不过实际拍摄时并不需要严格遵照这个曝光表,曝光值增加一些或者减少一些都能获得很好的效果,另外还要考虑天上的云雾、太阳高度等对光强的影响。另外,由于外冕延伸的范围可能大大超过一个太阳直径,为了尽可能多的拍全日冕,应尽量保证太阳在画面的正中央,并且及时调整相机的角度令日冕的长轴位于画面的对角线上。

内冕

外冕

全食时还有一个好玩项目就是拍摄月面的地球照。全食时在月球的暗面看地球就好像一轮满月,非常明亮,因此月球的暗面其实会被地球照亮,只不过由于其亮度比之日冕差得太多,我们用肉眼看不出来。但是,如果我们比较大的延长曝光时间,就能拍到月球暗面的细节。根据经验,在使用f/8的光圈,ISO 100,5秒曝光可以拍到很充分的地球照,大家可以根据自己的具体情况灵活设置曝光参数。

地球照

4)、生光和复圆过程的拍摄目标,类似食既和前半程偏食,这里就不再赘述了。

关于日食的传说故事

对古代人而言,日食是十分可怕的。如果你能了解太阳对粮食耕种、日常生活的影响,你就会关心天上的太阳

为什么突然不见了。中国古代认为日食是因为xxx吞掉了太阳,其它的文明也认为这是不祥之兆,有许多“解决方法”:打鼓、朝天空射箭、拿物或人祭祀等。据传,曾经有一次致命的日食报告错误。这是说公元前二世纪的两个中国天文家由于一些原因没报告日食。那时的中国帝王认为自己是天子,十分重视天象,认为那是上天给的暗示,因此他请了一批天文家定期观测天象。那时彗星和流星不能被预言,但日食是可以预测的。两位天文家没有告诉帝王日食这一重大天象的发生,帝王盛怒,将两人斩首示众。那时的天文学家比现在危险得多。

 

在中国历史上,很早就设有专门的部门和人员进行天象的观测了。其目的,一是了解日、月的运行规律,制定尽可能精密的历法以满足农业社会从事农耕的需要;第二个原因比较复杂,中国古代占主导地位的思想是“天人合一”观念,这种观念认为,“天”是一个有意志、有人格的神,天帝支配着人间,在支配过程中,天帝经常通过星象上的变化给人间以预兆和警告,因此,各代朝廷都有庞大的司天机构日夜监视这些天象的变化。

天文官作为人间君王“通天”的媒介和信使,地位和威望都非同一般。由于天文官举足轻重的位置,朝廷对于天文官的期望往往很高,天文官也时刻不敢懈怠。

话说夏朝之时,第四位君王仲康时代,国势刚从前朝太康时代的动乱中恢复过来,朝廷内外很有些“中兴”的气象。这年的金秋季节,麦浪滚滚,晴空万里,农民们正在田里收获一年的劳动果实,中午时分,人们突然发现,原本高悬在天空光芒四射的太阳,光线在一点点减弱,仿佛有个黑黑的怪物在一点点地把太阳吞吃掉——这是“天狗吃太阳”了!百姓们面对突如其来的凶险天象,个个惊恐万状,急忙聚集起来敲盆打锣,按过去的经验,这样就可以把天狗吓走。

对这{yt}象最为恐惧的还是朝廷和天子,因为“天狗吃太阳”预示着国家将有灾难发生,可能会危及帝王的地位或生命。那时,朝廷已经形成一套“救日”仪式,每当发生“天狗吃太阳”时,监视天象的天文官羲和要在{dy}时间观测到,然后立刻以最快的速度上报朝廷,随后天子马上率领众臣到殿前设坛,焚香祈祷,向上天贡献钱币以把太阳重新召回。可这次,时间过去了好久,大家眼看着太阳一点点消失,无尽的黑夜就要笼罩大地了,文武百官和仲康大帝都已聚到宫殿前了,却独不见羲和的身影。已经错过了{zj0}救护时间,仲康大帝顾不得多想,连忙主持开始了救护之礼殿内殿外一片忙乱,宫中乐官急急忙忙敲响了救日的鼓声,主管钱币的官匆匆地赶往钱库去取钱,其他官员也慌慌张张跑来跑去安排仪式,这时天色越来越暗,突然,天地一下子陷入黑夜,几步之内难辨人影,太阳被天狗彻底吞吃了。仲康大帝率众官跪倒在地,一遍遍地乞求上天宽恕,这一瞬间,人人心中都十分恐惧,心想因为没有及时救护,太阳可能永远不出来了,大夏王朝的末日到了。

不知过了多久,就在人们感到彻底绝望时,太阳的西边缘露出了一点亮光,大地也逐渐明亮起来,日盘露出得越来越多,天狗终于把太阳吐出来了!仲康大帝和文武百官这才舒了一口气。“天狗吃太阳”终于结束,仲康大帝这时才发现,天文官羲和到现在也没露面,发生了这么大的事,身负重任的羲和居然不见人影,仲康大帝十分恼火,立刻派人去寻找。几个差役赶到清台(当时的天文观测台),好不容易在清台旁守夜的小屋里找到了羲和。这位重任在肩的天文官居然在呼呼大睡,一问羲和的下属,才知道羲和昨天喝了一夜的酒,此刻仍然烂醉如泥,差役们不敢耽搁,架起羲和塞进车子,把他送进宫中。到了殿上,跪倒在天子面前,羲和还是混混沌沌,不知几分人事。仲康大帝问明情况,才知原来是羲和酗酒误事,顿时大怒,立刻下令将羲和推出斩了首。

这个故事记录在中国最早的一本历史文献汇编里,这是国人{dy}本书,所以名字就叫《书》,到汉代被称作《尚书》,意思是“上古之书”,后因为成了儒家的重要经典,又被称作《书经》。其中《胤征篇》说:“仲康肇位四海,胤侯命掌六师,羲和废厥职,酒荒于厥邑乃季秋月朔,辰弗集于房,瞽奏鼓,啬夫驰,庶人走。羲和尸厥官,罔闻知,昏迷于天象,以干先王之诛。”“厥”即“其”,季秋是秋天的第三个月——夏历的九月。“辰”指日月之会,房是房宿,即天蝎座β、δ诸星,“辰弗集于房”即日月在房宿合朔时出现了问题,那时大概还没有“日食”一词,所以只好这样描述性地说明。瞽是乐官,啬夫是掌管钱币的官,庶人即百姓。乐官击鼓、啬夫急跑取币、百姓奔走都是在匆忙举行日食救护仪式。尸,主管,羲和尸位素餐,发生了重大天象还不知道,结果丢了性命。

虽然没有“日食”二字,这则记录也早就被证认为是一次日食记录,而且是中国最早的记录(很可能也是世界上最早的日食记录),被称作“书经日食”、“仲康日食”,可能发生在公元前1961年10月26日,据现代天文方法推算,那次日食发生在中午,全食带恰好穿过中原地区(当然还有几次日食也比较符合《尚书》中的记录,具体是哪一次,尚无定论)。看了这个故事,不要以为在中国古代做天文官是非常危险,说掉脑袋就掉脑袋的。像羲和这样酗酒渎职的天文主管,几乎是个空前绝后的例子。由于天文官的特殊身份,君王一般对他们是宽容、礼遇的,不像对其他官员那样动辄“推出午门斩首”,后来的各朝代,除了极个别陷入狱案的情况,天文官很少有被杀头的。

阻止了一场战争的日食

公元前6世纪~7世纪,在伊朗高原上,居住着米底人,建立起一个米底王国。米底王国一度很强盛,向西征服了亚述帝国,占领了亚述的首都尼尼微,然后继续向西进兵小亚细亚,遇到了新邻居吕底亚王国。吕底亚王国濒临爱琴海东岸,即今天土耳其的安纳托利亚高原的西北部,也

是个很强盛的小王国。面对侵略,吕底亚人拿起武器顽强抵抗,两国在哈吕斯河(今柯孜勒河)一带展开激烈的战斗。脚下的土地被他们争来夺去,战役一个接着一个,就这样一打就是五年,双方士兵大量阵亡,无数百姓流离失所,明知这样耗下去只会两败俱伤,但谁也不愿先退让求和。

 

{yt},两军对阵,激烈的厮杀一直持续到太阳偏西,阳光照射到盔甲上,闪现出一道道刀光剑影。忽然,士兵们发现,一个黑影闯进入圆圆的日面,把太阳一点一点地吞食,眩目的太阳光盘逐渐减少,大地的亮度慢慢减弱,好像黄昏提前来到。随即,太阳全被吞没,顿时天昏地暗,仿佛夜幕突然降临,一些亮星在昏暗的天空中闪烁着。士兵们从来没见到过这种景象,顿时惊得目瞪口呆,在茫茫的“黑夜”中停止了厮杀。虽然过了不久,太阳就重新出现,日食很快就结束了,但双方认为,这是上天不满他们两国的战争而发出的警告,仗不能再打下去了。双方的首领经过一番商讨以后,决定握手言和,签订了{yj}的和平契约。一场旷日持久的战争,就这样因偶然遭遇一次日全食,而化干戈为玉帛。这个故事记载在古希腊历史学家希罗多德的著作《希波战争史》中,根据背景信息,天文学家早就推算出这次日食发生在公元前585年5月28日。这部书中还记载说,在爱琴海东岸米利都的xx学者泰勒斯预报了这次日全食。米利都属于古希腊城邦,此时,古希腊的文明正跨入自己的辉煌时代,泰勒斯作为一个先驱者,在哲学、数学、天文学、工程、政治等领域都作出了奠基性的贡献。因此,如果说世界上{dy}位真正意义上的“科学家”是谁,应该非泰勒斯莫属。

泰勒斯预知了这次日全食后,打算利用当时人们对日食的恐惧心理来xx战祸,于是,他向交战两国宣布:“上天对这场战争十分厌恶,将用遮盖太阳的办法来向你们示警,若你们再不休战,将有大难临头。”那时普通人对日食的成因都不甚了了,更不用说相信日食的预报了,所以双方都不理会泰勒斯的警告,直到交战时真的发生了日食,他们才对泰勒斯心悦诚服,从此结束了战争。泰勒斯是怎样预知这次日食的呢?难道他那时就xx掌握了日、月运行的规律?后人对此做过种种考证,推测泰勒斯可能是使用迦勒底人(是古巴比伦人?)发现的沙罗周期(即:日、月食经过18年11天又8小时以后会重复出现)来预报的。不过沙罗周期只是个近似周期,特别是日全食,全食带很窄,同一周期里每次发生的位置都不一样。看来,如果说泰勒斯作了预报的话,也是侥幸说对,因为全食带恰好落在两国交战的战场上。所以,泰勒斯是否真能预报日食,现在尚说法不一。有人认为,泰勒斯真的作出了xx的预报,于是进一步认为:古希腊科学诞生于公元前585年5月28日,或者干脆说人类科学诞生于公元前585年5月28日。不管是不是真的如此,从这种说法至少可看出,对日、月食的认识和成功预报是人类历史上多么重大的事件。

李淳风知天不惧命预报日食

中国在汉朝时,已能对日、月食做出大致的预报了,在以后的朝代里,随着对日、月运行规律认识的加深,对日、月食的预报也越来越xx。唐朝是中国历史上的一个全盛时代,天文历法科学在唐代也取得了长足的进步,历法、观测仪器、天象记录等方面都出现了总结性的或突破性的成果。李淳风就是这时代涌现出来的一位精通天文、历算、阴阳之说的奇人。唐代初年,国家行用的历法是《戊寅元历》,25岁的李淳风对它做了仔细研究,发现这部历法存在缺陷,于是上书朝廷,指出《戊寅元历》的多处失误,提出修改方案。唐太宗李世民很开明,立刻派人考察,发现李淳风言之有理,于是采纳了他的7条建议。中国传统历法的编撰是一门极其艰深的学问,一般学者都不敢问津,而李淳风年纪轻轻就对历法编撰这么有见识,自然要得到皇帝的褒奖,于是他被选派入太史局任职。因成就卓著,李淳风于公元641年被委任为太史丞(相当于国家天文台台长),公元648年升为太史令(相当于文化科技部长)。

李淳风既能指出《戊寅元历》有那么多失误,自然要以编撰新历法为己任。他综合前人许多历法的优点,又融入自己的新见解,终于编成一部全新的历法,献给朝廷。那时已发现,按《戊寅元历》预报未来的日、月食,经常出现明显的误差。而李淳风对自己的新历法却充满了信心。有一年,李淳风按自己的历法计算,某月初一将出现日食。而朝廷按旧历法颁布的历书中这天是没有日食的,他就把自己算出的日食发生、结束的xx时刻上报到朝廷。

既然是太史丞预报的,太宗李世民就不能不理,于是到了这天,就半信半疑地率领众官赶到殿前,让文武百官准备好救护仪式。可是快到李淳风说的时间了,天上圆圆的太阳还是毫无动静,李世民不高兴地说:“李淳风,如果日食不出现,你可是欺君之罪!”欺君之罪是要被杀头的,李淳风却毫不惧怕地说:“圣上,如果没有日食,我甘愿受死。”李世民又等了一会,等不及了,对李淳风说:“我看你赶紧回家一趟,与老婆孩子告别吧!别让我们白等啦!”李淳风在地上插一根木棍,影子投射到墙上,他在墙上的影子边划了一条标记,说“圣上请看,等到日光再走半指,照到这里时,日食就出现了。”果然,过一小会,天上的太阳开始被一个黑影侵入,跟他说的时间丝毫不差,于是百官下拜祈祷,锣声、鼓声响成一片。这时,李淳风擦擦头上的冷汗,对李世民说:“臣的新历法,对以前的日食,百试百灵,今天又验证了刚刚发生的日食,可见是精密xx的,愿圣上尽快下诏颁用新历,方能顺天知命、利国安邦。”李世民从此对李淳风的历法大为欣赏。到麟德二年(公元665年),朝廷决定改用李淳风的历法,并将其命名为《麟德历》。

此故事见于唐代刘餗所著的《隋唐嘉话》。正因为李淳风编撰的历法精密,他有这份自信,才敢冒风险预报这次前人漏报的日食。可能有人会问:既然已经能预报了,说明人们已经知道它是自然现象,为什么还要搞救护仪式?这反映了在人们认识提高的同时,封建体制和传统意识的相对稳定和滞后性。近代,特别是明末和清朝,这个矛盾更加突出,一方面,按传统观念,日食是上天的告警,统治者必须举行仪式救护,另一方面,天文学家对日、月、地的运行已了解的很透彻,日月食已能xx预报,说明它们与地上的人事没关系。比如到清朝,虽然仍有庞大的司天机构,历法和天文仪器的精密度也达到历史{zg}水平,但天文官对政治的影响却大大降低了,除了历法颁布仍是皇家的大事外,朝廷对天象的关注只剩下一些象征意义而已,据说清廷皇帝率百官举行日食救护仪式时,许多官员都躲在后面聊天,钦天监的管理也前所未有的松懈,连天文生观测日、月食都偷懒,经常不去观测,只是将预报的时间抄来报上去了事。

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