春分是二十四節(jié)氣之首,語(yǔ)意即春季的一半。這一天白天和黑夜等長(zhǎng),均為12小時(shí)。從天文學(xué)上看,春分是指太陽(yáng)從天球(注1)的南方向北方移動(dòng)過(guò)程中,行進(jìn)到天球赤道和黃道的交點(diǎn)之處。而春分點(diǎn)就是太陽(yáng)直射到地球赤道的那一刻。作為天球計(jì)量、計(jì)算、定位的基本理論之一,春分點(diǎn)對(duì)于天文學(xué)研究有著十分重要的意義。
各國(guó)人民很早就認(rèn)識(shí)到春分的重要性。古巴比倫人通過(guò)仔細(xì)觀測(cè),把天空中的白羊座-β星所在的區(qū)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(lái)歷。古巴比倫歷法以此為依據(jù),把一年分為十二個(gè)月,白羊座作為春分的標(biāo)記,即為一年之始。
但是,由于太陽(yáng)、月亮、行星引力影響等原因,地球的地軸一直在進(jìn)行緩慢的周期運(yùn)動(dòng),從而使天球上的節(jié)氣點(diǎn)也在不斷地“漂移”。比如,公元前6000多年,蘇美爾人發(fā)現(xiàn)春分點(diǎn)位于金牛座α星;但公元前2000多年,古巴比倫人則發(fā)現(xiàn)春分點(diǎn)已“漂”到白羊座-β星。
換種更直白的說(shuō)法,每年春分的固定時(shí)間,在地球上的固定地點(diǎn)仔細(xì)觀察太陽(yáng),會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)不是在同一位置。這種現(xiàn)象叫“歲差”,是由我國(guó)西晉一位官N代學(xué)者命名并算出較 值的。他一生淡泊名利,長(zhǎng)年孤守觀星樓,終于“揪”住了漂移的冬至點(diǎn)和春分點(diǎn),并進(jìn)而推算出歲差的數(shù)值。
不喜當(dāng)官的官N代
東晉成帝咸和年間的某個(gè)黃昏,天空已現(xiàn)點(diǎn)點(diǎn)繁星。在會(huì)稽郡余姚(今浙江省內(nèi))城外的觀星樓上,一位寬袍大袖、頭發(fā)微白的學(xué)者,靜靜地觀察著星空,并不時(shí)在身邊的星圖上作記號(hào)。
他一直在找一組星宿,即位于東壁九度(注2)的壁宿。按他的推理,壁宿是冬至日的標(biāo)志星宿,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。
這樣做,緣于他的出身和愛(ài)好。
他叫虞喜,出身余姚望族,用現(xiàn)在的話說(shuō)就是地道的“官N代”。與其它望族不同的是,虞氏族人自三國(guó)起就對(duì)天文歷法頗感興趣。虞喜的曾祖虞翻,是三國(guó)吳大帝孫權(quán)的重臣,政務(wù)之余編有《易律歷》;翻第六子虞聳,官至西晉河間太守,著有《穹天論》一書(shū)。
或許受家族影響,虞喜自小博古好學(xué),比同齡孩子早熟且有思想。他年輕時(shí)致力于天文歷法研究,由于在《安天論》一書(shū)中反對(duì)天圓地方的“蓋天說(shuō)”而聲名鵲起。
出身名門,學(xué)富五車,在封建社會(huì)按說(shuō)應(yīng)該身居廟堂,鼎食鐘鳴。
虞喜對(duì)這一切無(wú)動(dòng)于衷。更有甚者,他對(duì)朝廷伸來(lái)的橄欖枝也避之不及:會(huì)稽太守諸葛恢聘其當(dāng)功曹(相當(dāng)于郡守的助手),他拒絕了;朝廷一再征辟他為博士等,他不置與否……
“不營(yíng)世務(wù),耽學(xué)高尚,操擬古人。”屢請(qǐng)不至,開(kāi)明的皇帝干脆下個(gè)詔書(shū),表?yè)P(yáng)虞喜淡泊名利,品行高尚,并特許他專心搞學(xué)問(wèn)。
于是,虞喜利用家族之財(cái),在余姚城外建了一座觀星臺(tái),吃住都在里面。
從此,他便用肉眼在星空中尋找東壁九度的壁宿。
因?yàn),只有找到那組星宿,才能證明從古至今冬至的標(biāo)識(shí)星宿(即冬至點(diǎn))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(jié)氣日也像冬至日一樣前移。其中影響最大的是春分,因?yàn)楣糯形幕娜硕贾,春分?duì)一年四季劃分、對(duì)科學(xué)研究都有十分重要的意義。
如果對(duì)此事不加重視,若干年后,人們便不能能用某個(gè)星宿來(lái)判斷冬至或春分是否到來(lái),進(jìn)而無(wú)法劃分四季,影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
這是怎么回事?難道二十四節(jié)氣的標(biāo)志星宿真會(huì)變?
命名歲差復(fù)算值
關(guān)于農(nóng)歷節(jié)氣的標(biāo)志星宿會(huì)不會(huì)變的問(wèn)題,晉朝之前的天文學(xué)家已有關(guān)注。
研讀古籍時(shí),虞喜發(fā)現(xiàn)對(duì)前人對(duì)冬至日的標(biāo)志星宿記錄有所不同!渡袝(shū)▪堯典》所載“日短星昴,以正仲冬”,意思是如果太陽(yáng)落山后看到昴宿(注3)出現(xiàn)在中天,那表示冬至到了(東周以前把冬至叫叫日短,春秋時(shí)始出現(xiàn)“冬至”名字)。后來(lái),他在《史記》、《春秋》等古籍中發(fā)現(xiàn),隨著朝代的變遷,人們發(fā)現(xiàn)冬至的標(biāo)志星宿變?yōu)槲杆、婁宿、奎宿等星宿?/p>
“難道是古人記錯(cuò)了?”虞喜腦海閃出一個(gè)念頭,但隨即否定了,“每次記的星宿都不一樣,似乎這里面有什么規(guī)律。”
于是他大膽推測(cè),由于某些原因,冬至的標(biāo)志星宿在不斷西退。細(xì)心的他按古籍所載,把天空中這些星宿的所在位置連起來(lái),隱隱發(fā)覺(jué)是一條自東向西的弧線。
認(rèn)為此事非常重要的虞喜經(jīng)過(guò)精密推算,確定最近若干年冬至日的標(biāo)志星宿是壁宿。只有找到壁宿,才能確定冬至到了。當(dāng)然,找壁宿的同時(shí),他也沒(méi)忘記尋找標(biāo)識(shí)春分、夏至和秋分的星宿。
在沒(méi)有天文望遠(yuǎn)鏡,沒(méi)有宇宙飛船的年代,用肉眼觀察星空,并非怪事。漢朝發(fā)明地動(dòng)儀的張衡,劉宋時(shí)編制《大明歷》的祖沖之等人都觀察過(guò)。不過(guò)像虞喜一樣一看就是幾十年,還真是罕見(jiàn)!
天道酬勤。公元330年冬至日的黃昏,49歲的虞喜終于在中天發(fā)現(xiàn)了若明若暗的壁宿!
理論加實(shí)踐出真知。結(jié)合觀察記錄,虞喜聯(lián)系古籍的記錄得出一個(gè)結(jié)論:“堯時(shí)冬至日短星昴,今二千七百余年,乃東壁中,則知每歲漸差之所至。”(《宋史·律歷志》)很顯然,從上古開(kāi)始,由于冬至的標(biāo)志星宿發(fā)生變化,所以每歲的冬至都有極細(xì)微的差別。
后人根據(jù)此話,將太陽(yáng)兩次回到冬至點(diǎn)的周期(即回歸年)比地球圍繞太陽(yáng)繞一圈的周期(即恒星年)差一小段的現(xiàn)象命名為歲差。
冬至點(diǎn)有歲差,春分點(diǎn)自然也有。只有找到歲差數(shù)值并運(yùn)用到新歷法中,才能徹底解決問(wèn)題。
于是,虞喜在觀星樓里沒(méi)日沒(méi)夜地計(jì)算歲差數(shù)值。不知過(guò)了多久,他終于算出了結(jié)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(xué)所測(cè)為七十一年八個(gè)月西移一度)
虞喜發(fā)現(xiàn)歲差并計(jì)算數(shù)值,可謂中國(guó)天文學(xué)史上的大事。雖然他發(fā)現(xiàn)歲差比古希臘最偉大的天文學(xué)家依巴谷(注4)發(fā)現(xiàn)歲差晚了兩百年,但他比依巴谷所提“每百年差一度”的數(shù)值更加 。因此,后世科學(xué)家認(rèn)為他的成就可以與祖沖之 計(jì)算圓周率相媲美。
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