书城自然科学科学奥秘丛书——天文大事纪
29373800000007

第7章 视超光速现象(2)

公元188年是灵帝中平五年。《宋史·天文志》也记有宋高宗“绍兴元年二月己卯,日中有黑子,如李大,三日乃伏。六年十月壬戍,日中有黑子,如李大,至十一月丙寅始消。七年二月庚子,日中有黑子,如李大,旬日始消。四月戊申,日中有黑子,至五月乃消。”绍兴元年是公元1131年。

黑子不仅有存在时间,也有消长过程中的不同形态。最初出现在太阳边缘的只是圆形黑点,随后逐渐增大,以致成为分裂开的两大黑子群,中间杂有无数小黑子。这种现象,也为古代观测者所注意到。《宋史·天文志》记有宋徽宗政和二年(1112年)“四月辛卯,日中有黑子,乍二乍三,如栗大。”这一记载,就是属于对极大黑子群的写照。

我们先祖观测天象,主要依靠眼睛观察。对于太阳只有利用日赤无光、烟幕蔽日之际,或太阳近于地平、蒙气朦胧之中,以及利用“盆油观日”方法始可观望记录。从汉代到明代共1600多年间,黑子记载超过100次。

史书记载的黑子“如钱”“如栗”“如飞鹊”都是表示黑子的形状;至于“数月乃销”等等,是表明黑子的消长过程的。因为黑子大小相间,此生彼灭,存在时间长短不一,在望远镜未发明之前,史书所载的一定是大而易见的,所以至多不过二三枚,存在几天或几月而灭,这是和近代精密观测结果相符合的。至于“日赤无光”、“昼昏日晡”等等,乃是描写观测时候的情景。这些都是合乎科学的。对于前人精察天象的实践,外国学者也多有赞扬。美国天文学家海耳(1868—1938年)就曾经指出:“中国古人测天的精勤,十分惊人。黑子的观测,远在西人之前大约2000年。历史记载不绝,而且相传颇确实,自然是可以征信的。”

欧洲对太阳黑子的发现比较晚。他们最早的黑子记事是公元807年8月19日。这已经是公元9世纪了,但是还被误认为是水星凌日。太阳黑子的发现是伽利略(1564—1642年)使用望远镜完成的天文学进展之一;他在公元1610年才看到黑子,直到1613年才把结果公开发表。

黑子的消长,存在着盛衰周期。平均周期11年这数字是1843年德国业余天文学家施瓦贝(1789—1875年)首先得到的。但是,如果引用我国古代太阳黑子的记录加以分析,也完全能够得到相同的结果。

1975年,我国云南天文台集编我国从公元前43年到公元1638年的黑子记录,共106条进行计算,得出周期是10.6±0.43年;同时还存在62年和250年的长周期。这一重要结果,是研究我国古代黑子记录、探索它的规律的良好继承。

古代记录已经表明:黑子出现最多的年月,也是极光出现频繁的时期。黑子和极光互有相。1977年7月,云南天文台又利用我国黑子和极光古记录,同时进行分析得出:极光和黑子都存在约11年的周期,并且得出结论:太阳活动和极光的约11年周期,并不是近300年才有的暂时现象。这对于研究地球物理学和天文学的一系列问题,将是很有益的启示。这同时也说明我国古代黑子资料是相当宝贵的。

彗星记事

我国古代就有关于彗星记录,并给彗星以孛星、长星、蓬星等名称。古书《竹书纪年》上就有“周昭王十九年春,有星孛于紫微”的记载。但是由于对这本书真实年代有待考证,对这件事暂且存疑。最可靠的记录,开始见于《春秋》:

“鲁文公十四年秋七月,有星孛入于北斗。”鲁文公十四年是公元前613年,这是世界上最早的一次哈雷彗星记录。《史记·六国表》载:“秦厉共公十年彗星见。”秦厉共公十年就是周贞定王二年,也就是公元前467年。这是哈雷彗星的又一出现,不过《史记》没有记载它出现的时间。

哈雷彗星绕太阳运转的平均周期为76年,出现的时候形态庞然,明亮易见。从春秋战国时期到清末的2000多年,共出现并记录的有31次。其中以《汉书·五行志》汉成帝元延元年(公元前12年)记载的最详细。

“元延元年七月辛未,有星孛于东井,践五诸侯,出河戌北,率行轩辕、太微,后日六度有余,晨出东方。十三日,夕见西方,锋炎再贯紫宫中。南逝度犯大角、摄提。至天市按节徐行,炎入市中,旬而后西去;五十六日与苍龙俱伏。”

这样简洁而又生动的语言,把气势壮观的彗星运行、视行快慢以及出现时间,描绘得栩栩如生。其他的每次哈雷彗星出现的记录,也相当明析精确,分见于历代天文志等史书。在西洋关于哈雷彗星记载,一般书籍认为最早是在公元66年,但是还可上溯到公元前11年,欧洲已有哈雷彗星的观测记载。不过,也还比我国《春秋》可靠记载晚了几百年。

我国古代的彗星记事不仅仅是关于哈雷彗星的。据初步统计,从古代到公元1910年,记录不少于500次,这充分证明古人观测的辛勤。

哈雷彗星出现的景象固然雄伟,但是其他彗星的出现,气势也相当壮观。《新唐书·天文志》:“上元三年七月丁亥,有彗星于东井,指北河,长三尺余,东北行,光芒益盛,长三丈,扫中台,指文昌。”唐高宗上元三年是公元676年。这种记录,不但形象描绘逼真,而且位置准确,所经过的亮星都加注记,这正是我国古代天象记录的优点。

在古代,我们祖先不仅观测彗星的形态和位置,对彗星的成因也有见解。

《晋书·天文志》载有:“彗体无光,傅日而为光,故夕见则东指,晨见则西指。在日南北皆随日光而指,顿挫其芒,或长或短。”这种解释也是正确的。《晋书》修于唐太宗贞观十八年到二十年,就是公元644年到646年。

而在欧洲直到公元1532年才有类似的认识。

在我国古代,还记录到彗星分裂现象。《新唐书·天文志》就有:“乾宁三年十月,有客星三,一大二小,在虚、危间,乍合乍离,相随东行,状如门,经三日而二小星没,其大星后没。”唐昭宗乾宁三年是公元896年。

像这样的观测记录是很细致的。在这里所说的客星,指的是已经分裂的彗星。

我们祖先非常关注彗孛,有些虽然不免泥于占卜,但是观测勤劳,记录不断,使后人得以有史查询。欧洲学者常常借助我国典籍来推算彗星的行径和周期,以探索它们的回归等问题。哈雷彗星就是明显一例。

20世纪初,英国的克罗梅林(1865—1939年)和考威耳(1870—1949年)曾利用我国古代哈雷彗星记录,跟计算所得的每次过近日点时间和周期相比较,最古记录上推到公元前240年。对照结果都比较符合,足证古代记录的可靠。

美国学者勃勒德近年来引用我国古代有关记录,研究从1682年到20世纪的哈雷彗星的运动,曾经引用我国有关古代记录,来探索1986年哈雷彗星的回归,并且研究太阳系中是否还存在第10颗大行星在对哈雷彗星的运动施加影响。在爱尔兰天文台工作的中国天文学者江涛,也研究哈雷彗星运动,并且在1971年发表《哈雷彗星的从前轨道》一文。1977年,我国天文学家张钰哲(1902—1986年),利用我国古代的哈雷彗星记录,上推到公元前1057年,通过电子计算机进行运算,发表《哈雷彗星的轨道演变趋势和它的古代历史》一文,所得结果比较理想。他解决了我国历史界关于“武王伐纣”的准确年代的疑问;初步得出这日期是公元前1057年,丰富了史学上年代学的论证内容。可见我国古代的彗星记录到现代仍然焕发出它的光辉!

在20世纪50年代法国人巴耳代研究1428颗的《彗星轨道总表》之后断定说:“彗星记载最好的(除极少数例外),当推中国的记载。”这种评语,无疑是公允的!

陨星如雨

关于流星雨的发现和记载最早始于我国,《竹书纪年》中就有“夏帝癸十五年,夜中星陨如雨”的记载,最详细的记录见于《左传》:“鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”鲁庄公七年是公元前687年,这是世界上天琴座流星雨的最早记录。

我国古代有180多次流星雨的记录。其中天琴座流星雨记录大约有9次,英仙座流星雨大约12次,狮子座流星雨记录有7次。这些记录,对研究流星群轨道的演变,也将是重要的资料。

流星雨来临的场面相当动人。我国古记录也很精彩。试举天琴座流星雨的一次记录作例:

南北朝时期刘宋孝武帝“大明五年……三月,月掩轩辕。有流星数千万,或长或短,或大或小,并西行,至晓而止。”(《宋书·天文志》)这是在公元461年。当然,这里的所谓“数千万”并非确数,而是“为数极多”的泛称。

而英仙座流星雨出现时的情景,从古记录上看来,也令人难以忘怀。请看:

唐玄宗“开元二年五月乙卯晦,有星西北流,或如瓮,或如斗,贯北极,小者不可胜数,天星尽摇,至曙乃止。”(《新唐书·天文志》)开元二年是公元714年。

流星体坠落到地面便成为陨石或陨铁,这一事实我国也有记载。《史记·天官书》中就有“星陨至地,则石也”的解释。到了北宋,沈括更发现陨石中有以铁为主要成分的。他在《梦溪笔谈》卷二十里就写着:“治平元年,常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星,几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中,远近皆见,火光赫然照天,视地中只有一窍如杯大,极深。下视之,星在其中,荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”宋英宗治平元年是公元1064年。

在欧洲直到1803年以后,人们才认识到陨石是流星体坠落到地面的残留部分。

在我国现在保存的最古年代的陨铁是四川隆川陨铁,大约是在明代陨落的,清康熙五十五年(1716年)掘出,重58.5千克。现在保存在成都地质学院。

“客星见于房”天空中有些星原来很暗淡,是人们所看不见的。但是在某个时候它的亮度突然增强几千到几百万倍(叫做新星),有的增强到一亿到几亿倍(叫做超新星),以后慢慢减弱,在几年或十几年后才恢复原来亮度,好像是在星空作客似的,因此给予“客星”的名字。在我国古代,彗星也偶尔列为客星;但是对“客星”记录进行分析整理之后,凡称“客星”的,绝大多数指的是新星和超新星。

我国有关新星的记载最早见于殷代甲骨文。见于典籍的系统记录是从汉代才开始的。《汉书·天文志》中就有:“元光元年六月,客星见于房。”房就是二十八宿里面的房宿,相当于现在天蝎星座的头部。汉武帝元光元年是公元前134年,这是中外历史上都有记录的第一颗新星。但是西洋没有记载月日,也没有注明方位,远不如《汉书》详细。在上世纪,法国的比奥编《新星汇编》,就把《汉书》这颗新星列为第一颗。

从殷代到公元1700年为止,我国共记录了大约90颗新星和超新星。其中最引人注意的是宋仁宗至和元年(1054年)出现在金牛座ζ星(天关星)附近的超新星,两年以后(嘉祐元年,1056年)变暗。《宋会要》这部史书中就这样写着:“嘉祐元年三月,司天监言客星没,客去之兆也。初,至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”

18世纪末,有人在望远镜中观测到,在天关星附近,发现一块外形似螃蟹的星云,取名叫蟹状星云。1921年发现这星云在不断向外膨胀,根据膨胀速度可以反向推算出,这个星云物质大约是在900年前形成的,是超新星爆发的产物。这星云既有光学脉冲,也有射电脉冲。同时又发射X射线和γ射线。

星云的辐射都存在一个周期极短(大约是千分之三十三秒)的稳定脉冲。对这现象进行多方面研究之后,人们普遍认为:它的来源就是过去理论上所预言的一种超新星爆发后的残留核心,也就是中子星。这已经是恒星演化的晚期阶段了。这颗超新星就是我国《宋会要》所记载的公元1054年的“客星”。

明穆宗隆庆六年(1572年)出现在仙后座的超新星,最亮的时候在当时的中午肉眼都可以看见。《明实录》载有:“隆庆六年十月初三日丙辰,客星见东北方,如弹丸,历十九日壬申夜,其星赤黄色,大如盏,光芒四出,十月以来,客星当日而见。”我国的记录,比当时丹麦天文学家第谷还早发现3天,而且多观测了约两个月。

至于明神宗万历三十二年(1604年)的超新星,出现的时候亮度不比金星逊色。《明史·天文志》记载:“万历……三十二年九月乙丑,尾分有星如弹丸,色赤黄,见西南方,至十月而隐;十二月辛酉,转出东南方,仍尾分。明年二月渐暗,八月丁卯始灭。”

现代由于射电天文学的飞跃发展,世界上有关学者都以极大兴趣研究我国古代的新星和超新星记录,他们的目的在于寻找银河系里射电源和超新星的对应关系。我国天文工作者在50年代以后,先后把我国古代新星记录整理发表,在国际上获得好评。其中分析我国古代12个超新星记录中,有八九个对应于射电源。这应该看成是我国古代在恒星观测上的一项重大成就,同时也是对现代天文学问题的探索的一项卓越贡献。

随着岁月的流逝,天象也不断更改。我们祖先辛勤劳动,留下宝贵的天象记录,无一不反映出先人孜孜不倦、勤于观测的严谨态度,无一不闪烁着我们民族智慧的光辉。这些,是我国古代丰富的文化宝库中的一份珍贵遗产。