春分日期会变?!官N代学者为研究它花了几十年!

作者:魏德勇来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-03-21

春分不会一直是3月21日左右,还会随着年份变动。曾经一位中国的官N代学者为诠解这种现象花了几十年时间……

春分是二十四节气之首,语意即春季的一半。这一天白天和黑夜等长,均为12小时。从天文学上看,春分是指太阳从天球(注1)的南方向北方移动过程中,行进到天球赤道和黄道的交点之处。而春分点就是太阳直射到地球赤道的那一刻。作为天球计量、计算、定位的基本理论之一,春分点对于天文学研究有着十分重要的意义。

各国人民很早就认识到春分的重要性。古巴比伦人通过仔细观测,把天空中的白羊座-β星所在的区域命名为白羊座,以此类推命名了金牛座、双子座等。这就是十二星座的来历。古巴比伦历法以此为依据,把一年分为十二个月,白羊座作为春分的标记,即为一年之始。

春分

APP观察的白羊座星图。(源于网络)

但是,由于太阳、月亮、行星引力影响等原因,地球的地轴一直在进行缓慢的周期运动,从而使天球上的节气点也在不断地“漂移”。比如,公元前6000多年,苏美尔人发现春分点位于金牛座α星;但公元前2000多年,古巴比伦人则发现春分点已“漂”到白羊座-β星。

换种更直白的说法,每年春分的固定时间,在地球上的固定地点仔细观察太阳,会发现太阳不是在同一位置。这种现象叫“岁差”,是由我国西晋一位官N代学者命名并算出较精确值的。他一生淡泊名利,长年孤守观星楼,终于“揪”住了漂移的冬至点和春分点,并进而推算出岁差的数值。

春分2

春分点星座变化的示图。(源于网络)

不喜当官的官N代

东晋成帝咸和年间的某个黄昏,天空已现点点繁星。在会稽郡余姚(今浙江省内)城外的观星楼上,一位宽袍大袖、头发微白的学者,静静地观察着星空,并不时在身边的星图上作记号。

他一直在找一组星宿,即位于东壁九度(注2)的壁宿。按他的推理,壁宿是冬至日的标志星宿,只要找到它们,就表示冬至已到。为此,他入了迷,也不知找了多少年。

春分3

壁宿示意图。(来源于网络)

这样做,缘于他的出身和爱好。

他叫虞喜,出身余姚望族,用现在的话说就是地道的“官N代”。与其它望族不同的是,虞氏族人自三国起就对天文历法颇感兴趣。虞喜的曾祖虞翻,是三国吴大帝孙权的重臣,政务之余编有《易律历》;翻第六子虞耸,官至西晋河间太守,著有《穹天论》一书。

或许受家族影响,虞喜自小博古好学,比同龄孩子早熟且有思想。他年轻时致力于天文历法研究,由于在《安天论》一书中反对天圆地方的“盖天说”而声名鹊起。

出身名门,学富五车,在封建社会按说应该身居庙堂,鼎食钟鸣。

虞喜对这一切无动于衷。更有甚者,他对朝廷伸来的橄榄枝也避之不及:会稽太守诸葛恢聘其当功曹(相当于郡守的助手),他拒绝了;朝廷一再征辟他为博士等,他不置与否……

“不营世务,耽学高尚,操拟古人。”屡请不至,开明的皇帝干脆下个诏书,表扬虞喜淡泊名利,品行高尚,并特许他专心搞学问。

于是,虞喜利用家族之财,在余姚城外建了一座观星台,吃住都在里面。

从此,他便用肉眼在星空中寻找东壁九度的壁宿。

因为,只有找到那组星宿,才能证明从古至今冬至的标识星宿(即冬至点)一直在西退。换言之,冬至日不是固定的,而是不断前移。由此确定,其它节气日也像冬至日一样前移。其中影响最大的是春分,因为古代有文化的人都知道,春分对一年四季划分、对科学研究都有十分重要的意义。

如果对此事不加重视,若干年后,人们便不能能用某个星宿来判断冬至或春分是否到来,进而无法划分四季,影响农业生产。

这是怎么回事?难道二十四节气的标志星宿真会变?

春分4

受岁差影响节气点的漂移示意图。(源于网络)

命名岁差复算值

关于农历节气的标志星宿会不会变的问题,晋朝之前的天文学家已有关注。

研读古籍时,虞喜发现对前人对冬至日的标志星宿记录有所不同。《尚书▪尧典》所载“日短星昴,以正仲冬”,意思是如果太阳落山后看到昴宿(注3)出现在中天,那表示冬至到了(东周以前把冬至叫叫日短,春秋时始出现“冬至”名字)。后来,他在《史记》、《春秋》等古籍中发现,随着朝代的变迁,人们发现冬至的标志星宿变为胃宿、娄宿、奎宿等星宿。

“难道是古人记错了?”虞喜脑海闪出一个念头,但随即否定了,“每次记的星宿都不一样,似乎这里面有什么规律。”

于是他大胆推测,由于某些原因,冬至的标志星宿在不断西退。细心的他按古籍所载,把天空中这些星宿的所在位置连起来,隐隐发觉是一条自东向西的弧线。

认为此事非常重要的虞喜经过精密推算,确定最近若干年冬至日的标志星宿是壁宿。只有找到壁宿,才能确定冬至到了。当然,找壁宿的同时,他也没忘记寻找标识春分、夏至和秋分的星宿。

在没有天文望远镜,没有宇宙飞船的年代,用肉眼观察星空,并非怪事。汉朝发明地动仪的张衡,刘宋时编制《大明历》的祖冲之等人都观察过。不过像虞喜一样一看就是几十年,还真是罕见!

天道酬勤。公元330年冬至日的黄昏,49岁的虞喜终于在中天发现了若明若暗的壁宿!

春分5

壁宿星示意图。(网络图)

理论加实践出真知。结合观察记录,虞喜联系古籍的记录得出一个结论:“尧时冬至日短星昴,今二千七百余年,乃东壁中,则知每岁渐差之所至。”(《宋史·律历志》)很显然,从上古开始,由于冬至的标志星宿发生变化,所以每岁的冬至都有极细微的差别。

后人根据此话,将太阳两次回到冬至点的周期(即回归年)比地球围绕太阳绕一圈的周期(即恒星年)差一小段的现象命名为岁差。

冬至点有岁差,春分点自然也有。只有找到岁差数值并运用到新历法中,才能彻底解决问题。

于是,虞喜在观星楼里没日没夜地计算岁差数值。不知过了多久,他终于算出了结果。

虞喜最终是这样算的:从上古尧帝到东晋,约二千七百年;从昴宿到东壁九度,西移共五十多度。由此相除,岁差值为五十多年西移一度。(目前科学所测为七十一年八个月西移一度)

虞喜发现岁差并计算数值,可谓中国天文学史上的大事。虽然他发现岁差比古希腊最伟大的天文学家依巴谷(注4)发现岁差晚了两百年,但他比依巴谷所提“每百年差一度”的数值更加精确。因此,后世科学家认为他的成就可以与祖冲之精确计算圆周率相媲美。

春分6

依巴谷画像。(网络图)

不是后记的后记

好事多磨。虞喜穷其一生提出的岁差说,在相当长一段时间备受冷落。南北朝科学家祖冲之虽然把岁差数值作为常量应用到《大明历》的编制中,但此历法受顽固派阻扰,“岁差说”也少受关注。另一方面,晋朝过后是战乱的南北朝和短暂的隋朝,这段时间没人修晋朝史书。唐朝初年朝廷修《晋书》时,任命天文学家李淳风撰写天文、历法模块。李淳风根本不相信有岁差存在,所以在虞喜的传记中不提岁差字样。

历史是公允的。继祖冲之之后,隋代刘焯编撰《皇极历》、元朝郭守敬编撰《授时历》,曾多次演算岁差值,使其日趋精确。而唐代李淳风死后,朝廷组织了几次关于岁差的辩论会,“岁差说”深入人心,为后世天文学家所接受。

而在欧洲,制历家们沿用着依巴谷“每百年差一度”的岁差数值,长达一千年。

时至今日,随着科学的发达,人们用更简洁、直观的语句来解释岁差,即回归年比恒星年短的现象。回归年是指太阳两次回到春分点所用的时间;恒星年是指地球绕太阳一周实际时间。现代科学家给岁差及相关理论作了如下描述:地球岁差是地轴缓慢的周期运动引起的,其周期约25800年;一个岁差周期,地轴将绕出一个圆锥形轨道;岁差方向与地球围绕太阳公转的方向相反,自东向西。

值得一提的是,西洋科学家把岁差周期称为柏拉图年,而占星学家给它还取了个名字,叫大年。

大年?春节?普通国人眼中,大年不就十几天吗?可是在不少天文学家或占星学家眼里,大年约有25800年。我们想不到,一生淡泊名利,只为找到节气西退原因的官N代学者虞喜生前更不会想到!

春分7

岁差周期,地轴旋转出圆锥形轨道。(网络图)

【备注】

1、 天球,为了便于研究的天体位置和运动规律,天文学家把宇宙想象成一个旋转的球,即为天球。理论上,天球的半径无限大,与地球同心。与地球相对应,它有天赤道,天极。

2、 东壁,中国古代神话所称的二十八星宿中有一宿叫壁宿,主星有两颗,分别叫东壁、西壁。两壁四星即著名的飞马座四边形。

3、 昴宿,中国古代神话中二十八星宿之一。西宫白虎七宿的第四宿,由七颗星组成,又称旄头。又叫昴日鸡,《西游记》中的昴日星官即指此星宿。希腊神话称其为“七姐妹”。

4、 依巴谷(约公元前190年-公元前125年),又译作喜帕恰斯,古希腊最伟大的天文学家。他编制出1022颗恒星的位置一览表,首次以“星等”来区分星星,并发现了岁差现象。他视力非常好,第一个发现巨蟹座的M44蜂巢星团。

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