記得有一次在報(bào)上看到有報(bào)道說(shuō)我國(guó)新疆地區(qū)出現(xiàn)了罕見(jiàn)的“天再旦”天文奇觀，可是這指的是什么呢？其現(xiàn)象及成因是什么呢？
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周懿王是周朝第七位帝王。他在位時(shí)，沒(méi)什么政績(jī)，《史記》只說(shuō)，他一上臺(tái)，周朝就開(kāi)始衰落，還有人寫(xiě)詩(shī)諷刺他。就這么點(diǎn)記載。幸運(yùn)的是，古代曾出土一部書(shū)，叫《竹書(shū)紀(jì)年》，上面有句話(huà)：“懿王元年天再旦于鄭?！毕纳讨軘啻こ桃_定懿王元年是公元前的哪一年，全在這十分簡(jiǎn)約的9個(gè)字中?！ ￡P(guān)鍵在“天再旦”三個(gè)字。有專(zhuān)家認(rèn)定，這是一種奇異的天象，從字面看，意謂“天亮了兩次”。在什么情況下才會(huì)“天亮兩次”呢？只有在太陽(yáng)出來(lái)前，天已放亮，或者太陽(yáng)剛好在地平線(xiàn)上，忽然發(fā)生了日全食！這時(shí)，天黑下來(lái)；幾分鐘后，全食結(jié)束，天又一次放明。這就是“天亮兩次”———“天再旦”。 借助速率強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)和專(zhuān)業(yè)軟件，現(xiàn)代天文學(xué)已經(jīng)可以推算古天象記錄。南京紫金山天文臺(tái)張培瑜先生對(duì)相關(guān)時(shí)代的日食狀況作了詳細(xì)計(jì)算，提出發(fā)生“天再旦”的懿王元年為公元前926年或899年。貴州工學(xué)院的葛真先生核算出：公元前899年或925年確實(shí)發(fā)生了日全食。而美國(guó)加州理工學(xué)院三位科學(xué)家的計(jì)算結(jié)果更為具體：“懿王元年天再旦于鄭”指的是公元前899年4月21日凌晨5時(shí)48分發(fā)生的日食，陜西一帶可見(jiàn)。而“鄭”是今天的陜西華縣或鳳翔?？磥?lái)，公元前899年就是懿王元年，問(wèn)題似乎解決了?！ 〉茖W(xué)不能只有孤證。例如醫(yī)學(xué)，有了一種新藥，仍然需要臨床證據(jù)，才能在藥店出售。當(dāng)年，愛(ài)因斯坦在“計(jì)算”出廣義相對(duì)論后，也遇到了同樣的問(wèn)題。 廣義相對(duì)論預(yù)言了一個(gè)新現(xiàn)象：引力場(chǎng)會(huì)使光線(xiàn)偏離。愛(ài)因斯坦計(jì)算出，恒星發(fā)出的光線(xiàn)，如果掠過(guò)太陽(yáng)表面，光線(xiàn)偏轉(zhuǎn)角度為1．7秒。這就是說(shuō)：空間是彎曲的，宇宙是有限的。但怎樣證明呢？白天，陽(yáng)光強(qiáng)烈，但看不見(jiàn)星星；晚上能看到星星，但太陽(yáng)又下山了。怎樣才能在有太陽(yáng)的時(shí)候看到星光呢？只有在日全食的時(shí)候。這時(shí)，月亮遮住太陽(yáng)，瞬時(shí)間，仿佛夜幕降臨，緊挨著太陽(yáng)的星光清晰可見(jiàn)?！ ‘?dāng)年，據(jù)說(shuō)相信廣義相對(duì)論的只有兩個(gè)人，一個(gè)是愛(ài)因斯坦本人，另一個(gè)是英國(guó)劍橋大學(xué)天文學(xué)教授愛(ài)丁頓。為此，后者親率遠(yuǎn)征隊(duì)，來(lái)到非洲西部的普林西比島，1919年5月29日將發(fā)生一次日全食，那里是最佳觀測(cè)和拍照地點(diǎn)。時(shí)候到了，日全食發(fā)生了，在302秒的日食時(shí)間里，他拍攝了16張照片。結(jié)果顯示：太陽(yáng)周?chē)鞘畮最w星星，都向外偏轉(zhuǎn)了一個(gè)角度！星光拐彎了，廣義相對(duì)論得到了證實(shí)！ 現(xiàn)在，“天再旦”———夏商周斷代工程遇到的也是個(gè)日全食問(wèn)題。雖經(jīng)數(shù)學(xué)推算，同樣缺乏實(shí)際驗(yàn)證。懿王元年的紀(jì)年確定，完全依賴(lài)“天再旦”三字，但它真的是導(dǎo)致“天亮兩次”的日全食嗎？ 真幸運(yùn)！1996年7月26日，“懿王元年”專(zhuān)題組報(bào)告：1997年3月9日，我國(guó)境內(nèi)將發(fā)生本世紀(jì)最后一次日全食，其發(fā)生時(shí)間，在新疆北部正好是天亮之際。于是決定多角度觀測(cè)這次日食，以印證“天再旦”的視覺(jué)感受，并使感受得到量化的理論表達(dá)?！ ￡兾魈煳呐_(tái)研究員劉次沅先生負(fù)責(zé)此專(zhuān)題研究。為使觀測(cè)結(jié)果能夠真正地說(shuō)明問(wèn)題，他和專(zhuān)題組成員做了縝密的準(zhǔn)備工作?！ ”娝苤?yáng)出來(lái)后，天光隨太陽(yáng)的地平高度而變化。由于大氣散射，太陽(yáng)在地平線(xiàn)以下時(shí)，天空就開(kāi)始亮了。這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，很難定量表達(dá)，卻又必須定量表達(dá)。因此，劉次沅專(zhuān)題組首先對(duì)22個(gè)日出過(guò)程作了450次測(cè)量，并通過(guò)天體力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得出一個(gè)可對(duì)日出時(shí)的日食現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的方法： 日全食發(fā)生時(shí)，當(dāng)食分大于0．95，食甚發(fā)生在日出以后，就會(huì)發(fā)生很明顯的天光漸亮、轉(zhuǎn)暗、再轉(zhuǎn)亮的過(guò)程，即“天再旦”現(xiàn)象。 實(shí)際觀測(cè)是否符合上述描述，是“天再旦”是否確為日全食記錄的關(guān)鍵?！ ?997年3月9日，日全食發(fā)生了。專(zhuān)題組收到60人從18個(gè)地點(diǎn)寄來(lái)的35份報(bào)告。今天，我們已經(jīng)能夠在《夏商周斷代工程1996～1999階段成果報(bào)告·簡(jiǎn)稿·征求意見(jiàn)稿》中，看到當(dāng)時(shí)的觀測(cè)結(jié)果與結(jié)論： “觀測(cè)結(jié)果是：日出前，天已大亮，這時(shí)日全食發(fā)生，天黑下來(lái)，星星重現(xiàn)；幾分鐘后，日全食結(jié)束，天又一次放明。這一過(guò)程證實(shí)了通過(guò)理論研究得出的天光視亮度變化曲線(xiàn)，與實(shí)際觀測(cè)的感覺(jué)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。”。
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天再旦：科學(xué)表述的建立與實(shí)證 作者：劉次沅 劉次沅 天文學(xué)史專(zhuān)家。1948年6月生于四川省成都市，1991年在中國(guó)科學(xué)院陜西天文臺(tái)獲理學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心研究員。劉先生從事的專(zhuān)業(yè)先是天體測(cè)量后轉(zhuǎn)為天文學(xué)史，主要研究中國(guó)古代天象記錄，包括地球自轉(zhuǎn)長(zhǎng)期變化、古代日食記錄和月掩星記錄、古天文研究的計(jì)算機(jī)化、地方天文史志、天文年代學(xué)等。他是國(guó)家“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“夏商周斷代工程”中“天再旦”等專(zhuān)題負(fù)責(zé)人。發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。 我國(guó)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(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“夏商周斷代工程”集中考古、文獻(xiàn)、碳14測(cè)年和天文等學(xué)科的力量，力圖打破幾千年來(lái)的僵局，給出夏、商、周三代的年代體系。 古書(shū)《竹書(shū)紀(jì)年》記載“(西周)懿王元年天再旦于鄭”(注：天再旦指天又一次亮了)，被認(rèn)為是一次發(fā)生在日出前后的日全食。由于日食可以用現(xiàn)代天文方法計(jì)算，因此這條記錄是確定周懿王年代的重要線(xiàn)索。過(guò)去有不少學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，但在約40年的可能范圍內(nèi)竟有五六種結(jié)果相持不下。 這是相距遙遠(yuǎn)的兩個(gè)學(xué)科有趣的交叉，其關(guān)鍵問(wèn)題是如何用現(xiàn)代科學(xué)的語(yǔ)言來(lái)表述一個(gè)歷史學(xué)問(wèn)題?！疤煸俚笔枪湃藢?duì)日食時(shí)天光變化的感覺(jué)描述。將這種感性的、粗略的描述定量化，進(jìn)而建立起物理模型和計(jì)算方法并加以實(shí)際檢驗(yàn)，是解決這一問(wèn)題的核心。 從天文學(xué)的角度來(lái)看，日出時(shí)日食導(dǎo)致天光變化可以分解為：(1)正常日出過(guò)程的天光變化；(2)日食過(guò)程的太陽(yáng)輻射變化；(3)亮度向視亮度的轉(zhuǎn)化。首先是正常日出過(guò)程。日出時(shí)的天光亮度由太陽(yáng)地平高度和天氣狀況決定。由于大氣散射的過(guò)程復(fù)雜，難以用理論方法表達(dá)和計(jì)算，我們采用了實(shí)測(cè)的方法。通過(guò)對(duì)不同日期的22次日出過(guò)程的320個(gè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它們符合得很好，同時(shí)也取得了天氣狀況對(duì)天光影響的規(guī)律。這就是說(shuō)，我們可以可靠地根據(jù)太陽(yáng)地平高度計(jì)算天光亮度，并根據(jù)天氣狀況加以修正。而日食過(guò)程中的太陽(yáng)地平高度和輻射強(qiáng)度變化都可以用天文方法加以計(jì)算。由于“天再旦”記錄來(lái)自古人對(duì)天光的實(shí)際感受，因此還需要將亮度轉(zhuǎn)化為視亮度。醫(yī)學(xué)和視覺(jué)光學(xué)中，將視亮度表達(dá)為亮度的對(duì)數(shù)。我們發(fā)現(xiàn)，這一表達(dá)僅僅對(duì)明亮天空適用。對(duì)于較暗的情況，我們采用視覺(jué)光學(xué)中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)，得出符合實(shí)際的表述。 一旦建立了適當(dāng)?shù)?、定量的科學(xué)表述，數(shù)字化的計(jì)算結(jié)論便不難實(shí)現(xiàn)。我們可以計(jì)算出歷史上每次日食造成的地面上“天再旦”區(qū)域和強(qiáng)度。但是，任何物理模型和數(shù)學(xué)計(jì)算都難免有假設(shè)和簡(jiǎn)化，因此科學(xué)的量化表述還需要實(shí)踐的證實(shí)。為此，我們利用1997年3月9日日全食之機(jī)，在新疆北部布網(wǎng)組織了一次多地點(diǎn)、群眾性的日食天光觀測(cè)。60位觀測(cè)者從18個(gè)不同地點(diǎn)寄來(lái)35份報(bào)告。不同地點(diǎn)、不同天氣狀況的報(bào)告完全證實(shí)了我們的計(jì)算結(jié)果。在阿勒泰、塔城等地，日出前天色漸亮，然后快速變暗，以至早已隱去的星星重又出現(xiàn)在天空。很快地，天色再次轉(zhuǎn)亮，呈現(xiàn)出古人看到的“天再旦”現(xiàn)象。 用這一方法計(jì)算了相關(guān)時(shí)期的全部日食，發(fā)現(xiàn)惟一的一次在“鄭”地發(fā)生的“天再旦”現(xiàn)象是公元前899年4月21日日食。也就是說(shuō)，我們得到懿王元年是公元前899年的結(jié)論。史學(xué)方面估計(jì)懿王元年有大約40年的可能范圍，天文學(xué)分析“天再旦”現(xiàn)象在特定地點(diǎn)出現(xiàn)的幾率為1000年一遇。我們?cè)?0年的范圍內(nèi)恰恰找到了惟一的一例，這對(duì)“天再旦”的日食說(shuō)也是有力的支持。 科學(xué)表述只是對(duì)古人感受和古代文獻(xiàn)記錄的一種抽象，因此我們不能僅僅陶醉于現(xiàn)代科學(xué)的精確與完美。重要的問(wèn)題是要使我們的結(jié)論與史學(xué)方面的各種相關(guān)信息相符或相容。天文學(xué)史研究指出，西周時(shí)期尚不能預(yù)測(cè)日食。因此，山嶺和云霞遮擋使得當(dāng)時(shí)的人難以意識(shí)到天色變暗是日食所致。出土的西周銅器師虎簋被史學(xué)家考證為懿王器，其銘文記載的歷日月相與我們的結(jié)論恰恰一致，這也是一個(gè)重要的支持。 我們的結(jié)論為夏商周斷代工程正式采用為西周王年體系的一個(gè)重要支撐點(diǎn)。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(guó)歷史年代的權(quán)威參考，為各種工具書(shū)、教科書(shū)和博物館采用。 回顧“天再旦”專(zhuān)題的研究，重要的特點(diǎn)在于其研究目標(biāo)和方法的強(qiáng)烈對(duì)比。如何從相距遙遠(yuǎn)的事物中找到它們共通的聯(lián)系點(diǎn)，是研究成敗的關(guān)鍵；如何從遠(yuǎn)古人類(lèi)模糊的印象抽象出科學(xué)的表達(dá)；如何將科學(xué)表達(dá)轉(zhuǎn)化為模擬古人的觀測(cè)以便證實(shí)理論計(jì)算；如何將科學(xué)計(jì)算得到的結(jié)果與各種各樣、直接間接的遠(yuǎn)古信息相比較。這些學(xué)科交叉的體驗(yàn)是很有意義的。 。
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旦就是日出，天再旦就是指發(fā)生兩次日出，這種現(xiàn)象曾在春秋時(shí)期出現(xiàn)過(guò)，是最早的一次記錄，它實(shí)質(zhì)上是日全食現(xiàn)象，只不過(guò)發(fā)生的事件時(shí)太陽(yáng)剛升起的時(shí)候，剛剛天邊有一絲曙光就發(fā)生日全食，世界又進(jìn)入凌晨的黑暗狀態(tài)，待日食過(guò)后，陽(yáng)光在東邊的地平線(xiàn)重新出現(xiàn)，就好像是又重新日出一樣，這就是天再旦的簡(jiǎn)單解釋。
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指的好像是天剛亮又黑了，再過(guò)幾分鐘又亮了。成因我不知道。