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古代天文观测:揭秘星大如桃的目视尺度

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1.4.1史书中行星位置尺寸记录与推算值的点聚图这样对“尺度”一词也就好理解了:尺度尺度,原来一尺就是一度。图1.4.2《宋史·五行志》记“白气长五丈,出东井,贯北斗魁及轩辕”复原图例二 《清史稿·天文十四》:康熙十九年十一月壬戌,大彗星“色苍白,尾长六丈余,宽二尺余,指东北。”这说明,古人在进行目视天象观测时,1尺=1°的标准,从小尺度到大尺度上是可以成比例外推的。

古代天文观测:揭秘星大如桃的目视尺度

关于这些记录中的“一尺”到底是什么意思的问题,曾引起一些学者的注意,他们基本都认为这里的“尺”可以换算为天球上的距角,即角度。

1929年,天文史家高平子在《月轮估计度量之分配及其意义》一文中,根据对653人的询问统计,得出人们对月亮视直径的平均估计值为15厘米,相当于周尺7寸。月亮视直径约为0.5°,按此标准,他的结论是0.7尺=0.5°,即1尺≈0.7°。

20世纪70年代,天文史家何丙郁推测古代天象记录的“尺”“寸”可能与浑仪的刻度有关系。他仔细研究了典籍中的北宋浑仪,这架浑仪刻度环的周长为18 尺,即180 寸。按180 寸=365.25度换算,他推断出古代记载中“寸”与“度”的比率,认为1寸=2°。

古籍中用丈、尺、寸记录天象的记载虽多如牛毛,但能进行自我对照、直接求出精确合理的与度的换算关系的数据却如凤毛麟角,后人只能如披沙拣金一般地去典籍中淘取。比如,中国古代二十八宿的位置基本都是用“度”来表示的,但有人发现在少数典籍如唐朝的《乙巳占》以及后世的《管窥辑要》里,却有用“尺”表示的数据。20世纪70年代初,江涛用这些数据进行对比,得出1尺=1.50°±0.24°的结论。

寻找尺和度之间的换算关系还有另一种更可靠的方法。出于星占的需要,《二十四史》中大部分《天文志》《天象志》等卷都记录了大量有确切日期的行星之间、行星与恒星之间掩、犯、合的尺寸距离。我们利用现代的行星历表,可以回推出古代这些时刻的行星位置,这样,与史书记载对照,就可求出尺、寸与度的换算关系。1978年,薄树人、王健民、刘金沂选择从西汉到宋的100多条有关的星犯资料,利用这种方法,将古记录值与今推算值相对照,经过统计平均,最后得出1 尺=1.25°~1.43°的结论。

刘次沅在这个领域里也做了很多工作。1987年,他查出了正史中几乎全部的行星掩犯记录,并与现代行星历表推算值比较,经统计分析,他得出的结论为1尺=1°。

这是笔者涉足此问题前,学术界得出的最可信的结果。刘次沅又根据按照年代分别求出的数据得出结论认为,1尺=1°的换算关系不随时间(朝代)而变化。

鉴于刘次沅的结论是许多年前做出的,笔者对这一类记录又重新作了仔细查找,并利用最新天文软件对这些行星位置进行精确回推,通过比较统计,也得出了1尺=1°的结论。

在这个过程中,笔者从《二十四史》中查到有统计意义的行星掩、犯、合等位置的尺寸记录共154条。除去记录中无准确日期以及记录与实际天象完全无法吻合(可能由于传抄错误造成)等情形外,可用于统计的记录为134条,因篇幅太长,下面只将前10条的天象发生日期、记录值和推算值列于表1.4.1供读者参考。

表1.4.1 史书中行星掩、犯、合角距离记录值与推算值对照表

从这10 条就可以看出,这些记录值与推算值,很近似于1 尺=1°的关系。当然我们不能这样一看,就认定1尺=1°,接下来还要做数理统计的工作。笔者以记录值(尺)为横坐标,推算值(°)为纵坐标,将134组数据标入,可得到一份点聚图(图1.4.1),从图中可以直观地看到记录中“尺”与“度”的对应关系以及误差的弥散情况。然后再用数学方法对这些数据进行线性拟合,最后得出拟合直线为y=1.002x+0.108(图中的实线),这证明1尺=1°的相关性是非常高的,所以最终可以确定:在中国古代的天象记录中,1尺即为1°。

图1.4.1 史书中行星位置尺寸记录与推算值的点聚图

这样对“尺度”一词也就好理解了:尺度尺度,原来一尺就是一度。(www.xing528.com)

同样,对“大如×”类的记录,也可以将其换算为尺寸,进而归算为度数。

但是还有一点:这只是对“五尺”之内的记录得到的结论,基本属于“尺”的数量级,那么由此得来的1尺=1°的结论是不是可以外推,即有1丈=10°、2丈=20°……直到36丈为一周天的换算关系呢?笔者通过大量例证发现,此结论是可以这样外推的,这里只举两个例子来说明。

例一 《宋史·五行志》有这样一条记录:大中祥符五年(公元1012年)“二月壬寅,白气长五丈,出东井,贯北斗魁及轩辕。”

这条记载可能记录的是极光,也可能是火流星,但不管是什么,它给出的白气在星空中的起始位置和长度都很明确,东井即双子座的头部,北斗魁是北斗七星的斗勺处,从东井到北斗魁画一条大圆弧,如图1.4.2所示,其长度恰好为50°左右。

图1.4.2 《宋史·五行志》记“白气长五丈,出东井,贯北斗魁及轩辕”复原图

例二 《清史稿·天文十四》:康熙十九年十一月壬戌,大彗星“色苍白,尾长六丈余,宽二尺余,指东北。”

康熙十九年即公元1680年,据欧洲文献记载,这年冬天出现的是一颗极为明亮的彗星——克赤(Kirch)彗星,它也是第一颗首先由望远镜发现的彗星。12月18日过近日点时它的亮度可达-18等,是满月亮度的100倍,在白天的太阳旁边都可以看到它,仿佛从太阳表面喷出的一缕白烟。按欧洲记录,它的彗尾最长时为60°,与中国记载的“六丈”完全相符。

例一类的记录非常多,笔者选了很多条进行分析,基本都符合这个关系。例二类的记录是中西对照的彗尾长案例,数量有限,但找到的十几条也基本都符合这个关系。

还可以举一类记录说明一下古人心目中地平到天顶的高度。星体的高度角在史籍中叫作星体“去地”高度,记载很多,比如:

“五残星,出正东方之野……去地可六丈。”(《史记·天官书》)

极光“长余十丈,其形上锐如立,直冲中天。”(《明英宗实录》天顺二年)

第二条记录基本是所有记录中的最大值了。天顶高度为90°,古度为9丈有余,这与记载中“长余十丈”基本吻合。遍查浩如烟海的星占典籍,其中对天体高度的描述基本都在“十丈”之内。

这说明,古人在进行目视天象观测时,1尺=1°的标准,从小尺度到大尺度上是可以成比例外推的。也就是说,这如果的确是个观测计量单位的话,那么它是完备而自洽的,有1 尺=1°,亦有1丈=10°乃至全周天为36~37丈。

前文提到了“古度”,是指中国古代把周天分为三百六十五又四分之一“度”,与今天的一圆周360°有一些差别。不过古人的这类天象记录都是目测估计得到的,估计的误差通常会大于两种度数体系的差别,所以可以把这种差别忽略不计。

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