春分日期會變?!官N代學者為研究它花了幾十年!

春分是二十四節氣之首,語意即春季的一半。這一天白天和黑夜等長,均為12小時。從天文學上看,春分是指太陽從天球(注1)的南方向北方移動過程中,行進到天球赤道和黃道的交點之處。而春分點就是太陽直射到地球赤道的那一刻。作為天球計量、計算、定位的基本理論之一,春分點對於天文學研究有著十分重要的意義。

各國人民很早就認識到春分的重要性。古巴比倫人透過仔細觀測,把天空中的白羊座-β星所在的區域命名為白羊座,以此類推命名了金牛座、雙子座等。這就是十二星座的來歷。古巴比倫曆法以此為依據,把一年分為十二個月,白羊座作為春分的標記,即為一年之始。

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APP觀察的白羊座星圖。(源於網路)

但是,由於太陽、月亮、行星引力影響等原因,地球的地軸一直在進行緩慢的週期運動,從而使天球上的節氣點也在不斷地“漂移”。比如,公元前6000多年,蘇美爾人發現春分點位於金牛座α星;但公元前2000多年,古巴比倫人則發現春分點已“漂”到白羊座-β星。

換種更直白的說法,每年春分的固定時間,在地球上的固定地點仔細觀察太陽,會發現太陽不是在同一位置。這種現象叫“歲差”,是由我國西晉一位官N代學者命名並算出較精確值的。他一生淡泊名利,長年孤守觀星樓,終於“揪”住了漂移的冬至點和春分點,並進而推算出歲差的數值。

春分日期會變?!官N代學者為研究它花了幾十年!

春分點星座變化的示圖。(源於網路)

不喜當官的官N代

東晉成帝咸和年間的某個黃昏,天空已現點點繁星。在會稽郡餘姚(今浙江省內)城外的觀星樓上,一位寬袍大袖、頭髮微白的學者,靜靜地觀察著星空,並不時在身邊的星圖上作記號。

他一直在找一組星宿,即位於東壁九度(注2)的壁宿。按他的推理,壁宿是冬至日的標誌星宿,只要找到它們,就表示冬至已到。為此,他入了迷,也不知找了多少年。

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壁宿示意圖。(來源於網路)

這樣做,緣於他的出身和愛好。

他叫虞喜,出身餘姚望族,用現在的話說就是地道的“官N代”。與其它望族不同的是,虞氏族人自三國起就對天文曆法頗感興趣。虞喜的曾祖虞翻,是三國吳大帝孫權的重臣,政務之餘編有《易律歷》;翻第六子虞聳,官至西晉河間太守,著有《穹天論》一書。

或許受家族影響,虞喜自小博古好學,比同齡孩子早熟且有思想。他年輕時致力於天文曆法研究,由於在《安天論》一書中反對天圓地方的“蓋天說”而聲名鵲起。

出身名門,學富五車,在封建社會按說應該身居廟堂,鼎食鐘鳴。

虞喜對這一切無動於衷。更有甚者,他對朝廷伸來的橄欖枝也避之不及:會稽太守諸葛恢聘其當功曹(相當於郡守的助手),他拒絕了;朝廷一再徵辟他為博士等,他不置與否……

“不營世務,耽學高尚,操擬古人。”屢請不至,開明的皇帝乾脆下個詔書,表揚虞喜淡泊名利,品行高尚,並特許他專心搞學問。

於是,虞喜利用家族之財,在餘姚城外建了一座觀星臺,吃住都在裡面。

從此,他便用肉眼在星空中尋找東壁九度的壁宿。

因為,只有找到那組星宿,才能證明從古至今冬至的標識星宿(即冬至點)一直在西退。換言之,冬至日不是固定的,而是不斷前移。由此確定,其它節氣日也像冬至日一樣前移。其中影響最大的是春分,因為古代有文化的人都知道,春分對一年四季劃分、對科學研究都有十分重要的意義。

如果對此事不加重視,若干年後,人們便不能能用某個星宿來判斷冬至或春分是否到來,進而無法劃分四季,影響農業生產。

這是怎麼回事?難道二十四節氣的標誌星宿真會變?

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受歲差影響節氣點的漂移示意圖。(源於

命名歲差復算值

關於農曆節氣的標誌星宿會不會變的問題,晉朝之前的天文學家已有關注。

研讀古籍時,虞喜發現對前人對冬至日的標誌星宿記錄有所不同。《尚書堯典》所載“日短星昴,以正仲冬”,意思是如果太陽落山後看到昴宿(注3)出現在中天,那表示冬至到了(東周以前把冬至叫叫日短,春秋時始出現“冬至”名字)。後來,他在《史記》、《春秋》等古籍中發現,隨著朝代的變遷,人們發現冬至的標誌星宿變為胃宿、婁宿、奎宿等星宿。

“難道是古人記錯了?”虞喜腦海閃出一個念頭,但隨即否定了,“每次記的星宿都不一樣,似乎這裡面有什麼規律。”

於是他大膽推測,由於某些原因,冬至的標誌星宿在不斷西退。細心的他按古籍所載,把天空中這些星宿的所在位置連起來,隱隱發覺是一條自東向西的弧線。

認為此事非常重要的虞喜經過精密推算,確定最近若干年冬至日的標誌星宿是壁宿。只有找到壁宿,才能確定冬至到了。當然,找壁宿的同時,他也沒忘記尋找標識春分、夏至和秋分的星宿。

在沒有天文望遠鏡,沒有宇宙飛船的年代,用肉眼觀察星空,並非怪事。漢朝發明地動儀的張衡,劉宋時編制《大明曆》的祖沖之等人都觀察過。不過像虞喜一樣一看就是幾十年,還真是罕見!

天道酬勤。公元330年冬至日的黃昏,49歲的虞喜終於在中天發現了若明若暗的壁宿!

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壁宿星示意圖。(網路圖)

理論加實踐出真知。結合觀察記錄,虞喜聯絡古籍的記錄得出一個結論:“堯時冬至日短星昴,今二千七百餘年,乃東壁中,則知每歲漸差之所至。”(《宋史·律曆志》)很顯然,從上古開始,由於冬至的標誌星宿發生變化,所以每歲的冬至都有極細微的差別。

後人根據此話,將太陽兩次回到冬至點的週期(即迴歸年)比地球圍繞太陽繞一圈的週期(即恆星年)差一小段的現象命名為歲差。

冬至點有歲差,春分點自然也有。只有找到歲差數值並運用到新曆法中,才能徹底解決問題。

於是,虞喜在觀星樓裡沒日沒夜地計算歲差數值。不知過了多久,他終於算出了結果。

虞喜最終是這樣算的:從上古堯帝到東晉,約二千七百年;從昴宿到東壁九度,西移共五十多度。由此相除,歲差值為五十多年西移一度。(目前科學所測為七十一年八個月西移一度)

虞喜發現歲差並計算數值,可謂中國天文學史上的大事。雖然他發現歲差比古希臘最偉大的天文學家依巴谷(注4)發現歲差晚了兩百年,但他比依巴谷所提“每百年差一度”的數值更加精確。因此,後世科學家認為他的成就可以與祖沖之精確計算圓周率相媲美。

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依巴谷畫像。(網路圖)

不是後記的後記

好事多磨。虞喜窮其一生提出的歲差說,在相當長一段時間備受冷落。南北朝科學家祖沖之雖然把歲差數值作為常量應用到《大明曆》的編制中,但此曆法受頑固派阻擾,“歲差說”也少受關注。另一方面,晉朝過後是戰亂的南北朝和短暫的隋朝,這段時間沒人修晉朝史書。唐朝初年朝廷修《晉書》時,任命天文學家李淳風撰寫天文、曆法模組。李淳風根本不相信有歲差存在,所以在虞喜的傳記中不提歲差字樣。

歷史是公允的。繼祖沖之之後,隋代劉焯編撰《皇極曆》、元朝郭守敬編撰《授時歷》,曾多次演算歲差值,使其日趨精確。而唐代李淳風死後,朝廷組織了幾次關於歲差的辯論會,“歲差說”深入人心,為後世天文學家所接受。

而在歐洲,制歷家們沿用著依巴谷“每百年差一度”的歲差數值,長達一千年。

時至今日,隨著科學的發達,人們用更簡潔、直觀的語句來解釋歲差,即迴歸年比恆星年短的現象。迴歸年是指太陽兩次回到春分點所用的時間;恆星年是指地球繞太陽一週實際時間。現代科學家給歲差及相關理論作了如下描述:地球歲差是地軸緩慢的週期運動引起的,其週期約25800年;一個歲差週期,地軸將繞出一個圓錐形軌道;歲差方向與地球圍繞太陽公轉的方向相反,自東向西。

值得一提的是,西洋科學家把歲差週期稱為柏拉圖年,而占星學家給它還取了個名字,叫大年。

大年?春節?普通國人眼中,大年不就十幾天嗎?可是在不少天文學家或占星學家眼裡,大年約有25800年。我們想不到,一生淡泊名利,只為找到節氣西退原因的官N代學者虞喜生前更不會想到!

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【備註】

1、 天球,為了便於研究的天體位置和運動規律,天文學家把宇宙想象成一個旋轉的球,即為天球。理論上,天球的半徑無限大,與地球同心。與地球相對應,它有天赤道,天極。

2、 東壁,中國古代神話所稱的二十八星宿中有一宿叫壁宿,主星有兩顆,分別叫東壁、西壁。兩壁四星即著名的飛馬座四邊形。

3、 昴宿,中國古代神話中二十八星宿之一。西宮白虎七宿的第四宿,由七顆星組成,又稱旄頭。又叫昴日雞,《西遊記》中的昴日星官即指此星宿。希臘神話稱其為“七姐妹”。

4、 依巴谷(約公元前190年-公元前125年),又譯作喜帕恰斯,古希臘最偉大的天文學家。他編制出1022顆恆星的位置一覽表,首次以“星等”來區分星星,並發現了歲差現象。他視力非常好,第一個發現巨蟹座的M44蜂巢星團。

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