天再旦（古代天文学家记录的罕见的天文现象）

天再旦

古代天文学家记录的罕见的天文现象

天再旦是古代天文学家记录的一种罕见的天文现象，意思是同一天接连出现两次天亮的情况。通常是由于清晨五点到七点的日全食所引起的天文奇观。

简介

天再旦者，卯时日全食之谓也。这是一种奇异的天象，从字面看，意谓“天亮了两次”。在太阳出来前，天已放亮，或者太阳刚好在地平线上，忽然发生了日全食！这时，天黑下来；几分钟后，全食结束，天又一次放明。这就是“天亮两次”———“天再旦”。

古代曾出土一部书，叫《竹书纪年》，上面有句话：“懿王元年天再旦于郑。”夏商周断代工程要确定懿王元年是公元前的哪一年，全在这十分简约的9个字中。现代天文学家分析“天再旦”现象出现的机率是1000年一次。

1997年3月9日，中国新疆北部在天亮之际发生所谓“天再旦”的日全食，由60位观测者从18个不同地点亲身体验这种现象。

天象记录

借助速率强大的计算机和专业软件，现代天文学已经可以推算古天象记录。南京紫金山天文台张培瑜先生对相关时代的日食状况作了详细计算，提出发生“天再旦”的懿王元年为公元前926年或899年。贵州工学院的葛真先生核算出：公元前899年或925年确实发生了日全食。而美国加州理工学院三位科学家的计算结果更为具体：“懿王元年天再旦于郑”指的是公元前899年4月21日凌晨5时48分发生的日食，陕西一带可见。而“郑”是今天的陕西华县或凤翔。看来，公元前899年就是懿王元年，问题似乎解决了。

广义相对论

但科学不能只有孤证。例如医学，有了一种新药，仍然需要临床证据，才能在药店出售。当年，爱因斯坦在“计算”出广义相对论后，也遇到了同样的问题。

广义相对论预言了一个新现象：引力场会使光线偏离。爱因斯坦计算出，恒星发出的光线，如果掠过太阳表面，光线偏转角度为1．7秒。这就是说：空间是弯曲的，宇宙是有限的。但怎样证明呢？白天，阳光强烈，但看不见星星；晚上能看到星星，但太阳又下山了。怎样才能在有太阳的时候看到星光呢？只有在日全食的时候。这时，月亮遮住太阳，瞬时间，仿佛夜幕降临，紧挨着太阳的星光清晰可见。

当年，据说相信广义相对论的只有两个人，一个是爱因斯坦本人，另一个是英国剑桥大学天文学教授爱丁顿。为此，后者亲率远征队，来到非洲西部的普林西比岛，1919年5月29日将发生一次日全食，那里是最佳观测和拍照地点。时候到了，日全食发生了，在302秒的日食时间里，他拍摄了16张照片。结果显示：太阳周围那十几颗星星，都向外偏转了一个角度！星光拐弯了，广义相对论得到了证实！

现在，“天再旦”———夏商周断代工程遇到的也是个日全食问题。虽经数学推算，同样缺乏实际验证。懿王元年的纪年确定，完全依赖“天再旦”三字，但它真的是导致“天亮两次”的日全食吗？

真幸运！1996年7月26日，“懿王元年”专题组报告：1997年3月9日，我国境内将发生本世纪最后一次日全食，其发生时间，在新疆北部正好是天亮之际。于是决定多角度观测这次日食，以印证“天再旦”的视觉感受，并使感受得到量化的理论表达。

日全食论

陕西天文台研究员刘次沅先生负责此专题研究。为使观测结果能够真正地说明问题，他和专题组成员做了缜密的准备工作。

众所周知，太阳出来后，天光随太阳的地平高度而变化。由于大气散射，太阳在地平线以下时，天空就开始亮了。这是一个复杂的过程，很难定量表达，却又必须定量表达。因此，刘次沅专题组首先对22个日出过程作了450次测量，并通过天体力学方法进行计算，得出一个可对日出时的日食现象进行数学描述的方法：

日全食发生时，当食分大于0．95，食甚发生在日出以后，就会发生很明显的天光渐亮、转暗、再转亮的过程，即“天再旦”现象。

实际观测是否符合上述描述，是“天再旦”是否确为日全食记录的关键。

1997年3月9日，日全食发生了。专题组收到60人从18个地点寄来的35份报告。今天，我们已经能够在《夏商周断代工程1996～1999阶段成果报告·简稿·征求意见稿》中，看到当时的观测结果与结论：“观测结果是：日出前，天已大亮，这时日全食发生，天黑下来，星星重现；几分钟后，日全食结束，天又一次放明。这一过程证实了通过理论研究得出的天光视亮度变化曲线，与实际观测的感觉一致，印证‘天再旦’为日全食记录是可信的。所以，可以确定公元前899年为懿王元年。”

超新星爆炸论

金牛座里著名的蟹状星云就是公元1054年超新星爆发的遗迹，中国宋史中有详细的记载：“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。”

史书《宋会要》记载了北宋钦天监对公元1054年7月4日天宫星附近超新星爆发事件，这次超新星爆炸被公认为是蟹状星云形成的根源。

从记载中可以看出，当时超新星爆炸的景象是非常壮观的，发出的光芒甚至可以用来看书，因此这也成了名副其实的“天再旦”。

科学表述

我国有五千年的悠久历史，但确切的年代却只能上溯到两千多年前的西周共和元年，即公元前841年。“九五”国家重点攻关项目“夏商周断代工程”集中考古、文献、碳14测年和天文等学科的力量，力图打破几千年来的僵局，给出夏、商、周三代的年代体系。

古书《竹书纪年》记载“(西周)懿王元年天再旦于郑”(注：天再旦指天又一次亮了)，被认为是一次发生在日出前后的日全食。由于日食可以用现代天文方法计算，因此这条记录是确定周懿王年代的重要线索。过去有不少学者对此进行了研究，但在约40年的可能范围内竟有五六种结果相持不下。

这是相距遥远的两个学科有趣的交叉，其关键问题是如何用现代科学的语言来表述一个历史学问题。“天再旦”是古人对日食时天光变化的感觉描述。将这种感性的、粗略的描述定量化，进而建立起物理模型和计算方法并加以实际检验，是解决这一问题的核心。

从天文学的角度来看，日出时日食导致天光变化可以分解为：(1)正常日出过程的天光变化；(2)日食过程的太阳辐射变化；(3)亮度向视亮度的转化。首先是正常日出过程。日出时的天光亮度由太阳地平高度和天气状况决定。由于大气散射的过程复杂，难以用理论方法表达和计算，我们采用了实测的方法。通过对不同日期的22次日出过程的320个数据，发现它们符合得很好，同时也取得了天气状况对天光影响的规律。这就是说，我们可以可靠地根据太阳地平高度计算天光亮度，并根据天气状况加以修正。而日食过程中的太阳地平高度和辐射强度变化都可以用天文方法加以计算。由于“天再旦”记录来自古人对天光的实际感受，因此还需要将亮度转化为视亮度。医学和视觉光学中，将视亮度表达为亮度的对数。我们发现，这一表达仅仅对明亮天空适用。对于较暗的情况，我们采用视觉光学中的统计数据进行推导，得出符合实际的表述。

一旦建立了适当的、定量的科学表述，数字化的计算结论便不难实现。我们可以计算出历史上每次日食造成的地面上“天再旦”区域和强度。但是，任何物理模型和数学计算都难免有假设和简化，因此科学的量化表述还需要实践的证实。为此，我们利用1997年3月9日日全食之机，在新疆北部布网组织了一次多地点、群众性的日食天光观测。60位观测者从18个不同地点寄来35份报告。不同地点、不同天气状况的报告完全证实了我们的计算结果。在阿勒泰、塔城等地，日出前天色渐亮，然后快速变暗，以至早已隐去的星星重又出现在天空。很快地，天色再次转亮，呈现出古人看到的“天再旦”现象。

用这一方法计算了相关时期的全部日食，发现惟一的一次在“郑”地发生的“天再旦”现象是公元前899年4月21日日食。也就是说，我们得到懿王元年是公元前899年的结论。史学方面估计懿王元年有大约40年的可能范围，天文学分析“天再旦”现象在特定地点出现的几率为1000年一遇。我们在40年的范围内恰恰找到了惟一的一例，这对“天再旦”的日食说也是有力的支持。

科学表述只是对古人感受和古代文献记录的一种抽象，因此我们不能仅仅陶醉于现代科学的精确与完美。重要的问题是要使我们的结论与史学方面的各种相关信息相符或相容。天文学史研究指出，西周时期尚不能预测日食。因此，山岭和云霞遮挡使得当时的人难以意识到天色变暗是日食所致。出土的西周铜器师虎簋被史学家考证为懿王器，其铭文记载的历日月相与我们的结论恰恰一致，这也是一个重要的支持。

结论为夏商周断代工程正式采用为西周王年体系的一个重要支撑点。它作为夏商周断代工程得到的夏商周年表的一部分，成为中国历史年代的权威参考，为各种工具书、教科书和博物馆采用。

回顾“天再旦”专题的研究，重要的特点在于其研究目标和方法的强烈对比。如何从相距遥远的事物中找到它们共通的联系点，是研究成败的关键；如何从远古人类模糊的印象抽象出科学的表达；如何将科学表达转化为模拟古人的观测以便证实理论计算；如何将科学计算得到的结果与各种各样、直接间接的远古信息相比较。这些学科交叉的体验是很有意义的。

参考资料

1.“天再旦于郑”的原始语境解读及其意义变迁·中国知网

2.天再旦日食的根据与计算——对Keenan质疑的注释·中国知网