如果文献记载与现代天文学观测和计算推断相符合的话,是有可能还原当时的星象场景的。
事实上,历史上甚至还发生过利用中国古代文献记载来校验现代天文计算的事情。
从公元前240年(秦始皇七年)到1910年,中国史书对哈雷彗星每次回归都有详细记载。例如《史记·秦始皇本纪》:“七年,彗星先出东方,见北方,五月见西方...彗星复见西方十六日。”
现代计算机可以精确计算哈雷彗星的轨道,但其轨道受到行星引力、非引力效应(彗核物质喷发像火箭推进)的影响,会随时间缓慢变化。天文学家(如英国天文学家D.K. Yeomans)利用中国古代的每一次回归记录(时间、位置、亮度和彗尾指向)作为强制性的约束条件,来反向优化和校正哈雷彗星的动力学模型。
通过这些横跨两千多年的“观测数据”,科学家能够更精确地测定哈雷彗星的质量损失率和其轨道的长期演化趋势,使得对其未来回归的预测更加准确。中国的记录为这个模型提供了不可替代的“历史观测锚点”。
中国从商周时期就开始记录日月食,例如《诗经·小雅》中的“十月之交,朔月辛卯,日有食之”,经考证可能对应公元前776年的一次日食。现代天文研究者根据精密的天体力学模型,可以回推出历史上任何时刻、地球上任何地点应该看到的日月食情况(全食、偏食、时间和食分)。如果将模型回溯到公元前,并与中国古代记录的具体地点(如长安、开封)和食分(如“食既”指全食,“食七分”指吃了七分) 进行比对,会发现存在系统性偏差。这种偏差的主要原因是地球自转在长期减速(由于潮汐摩擦),导致一天的长度在缓慢增加。通过大量比对古代的日月食记录,科学家可以精确计算出地球自转的长期减速率(平均每世纪日长增加约1.7毫秒)。这相当于用古代的“时钟”(日食)来校准现代关于地球自转的物理模型。
蟹状星云所代表1054年超新星的遗迹,是利用中国记录认证天体遗迹最成功的范例。
18世纪,英国天文学家约翰·贝维斯在金牛座发现了一个模糊的云雾状天体,后被命名为蟹状星云(M1)。
1921年,天文学家发现蟹状星云在持续膨胀,推测其可能是一次超新星爆发的遗迹。
1942年,荷兰天文学家奥尔特等人将蟹状星云的膨胀速率反向推算,发现其膨胀起点大约在900年前,并与中国记录的“天关客星”在位置和时间上都高度吻合。
公元1054年,我国宋朝的天文学家记录到了一次极不寻常的天象。在金牛座方向,突然出现了一颗赤白色的“新星”,光芒四射,亮度之高竟能在夜间照亮书页,甚至白天肉眼可见。当时北宋天文志《宋会要》对当年5月的一次异常天象作出明确记录。该文中记述:“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。”《宋史·天文志》中也记载:“至和元年五月己丑,出天关东南,可数寸,岁余稍没。”
天关是中国古代星官名,对应现代天文学中的金牛座ζ星(Zeta Tauri)。这里的“客星”(即新出现的星)出现在天关星的东南方向。根据该记载,这个星体在白天连续可见达23日,夜间则持续发光达一年多后才逐渐消失。表现出典型的超新星光变特征,包括突发性、极高亮度以及长时间可见性。该“客星”被命名为“天关客星”,其坐标大致位于金牛座方向。
20世纪的天文学家通过对比历史记录和望远镜观测,确认了蟹状星云就是SN 1054的残骸。这次超新星爆发于公元1054年,爆炸残骸形成了今天的蟹状星云(M1),位于金牛座,距离地球约6500光年。超新星是恒星在生命末期发生的剧烈爆炸,短时间内变得极其明亮,甚至能在白天看到。
中国古代记录提供了精确的方位——“天关东南”。通过计算岁差,将1054年的天球坐标转换到现代坐标,这个位置正好指向蟹状星云。这就像为这个模糊的星云提供了一个确切的“出生证明”。除了中国,这次事件也被日本、阿拉伯和美洲原住民(如普韦布洛人)的天文学家记录,但中国的记录最为详细。蟹状星云是现代天文学的重要研究对象,中心有一颗脉冲星(中子星),是无线电波和X射线的强大源。这次认证使得蟹状星云成为人类历史上第一个被明确认证的超新星遗迹。天文学家得以精确研究一颗恒星在约1000年前爆炸后的残骸,极大地推进了对中子星、脉冲星(蟹状星云脉冲星于1968年被发现)和恒星演化末期过程的理解。没有中国古代的记录,这个关联将只是猜测。
除了蟹状星云,中国的记录还帮助认证了其他几个重要的超新星遗迹,如第谷超新星(1572年):明朝记录详尽,帮助确认了仙后座的超新星遗迹;开普勒超新星(1604年):明朝亦有记录;CW 86:可能与《后汉书》中记载的公元185年“客星”有关,天文学家通过中国记录推断其可能是有史记录最早的超新星遗迹,并通过计算验证了其膨胀速率与近2000年的时间跨度相符。中国古代记录提供精确的“时间-空间-事件”三维信息 ,结合 现代天文学通过计算(岁差、轨道力学)将其转换至现代参考系,最新 与望远镜观测到的天体或物理模型预测进行比对 ,帮助现代天文学家实现对天体身份、轨道参数或地球物理参数的认证、优化和校正。这些案例表面了中国古代文献记录的巨大价值,也使其成为现代科学体系中一个独特而重要的组成部分。蟹状星云是非常明亮且稳定的高能辐射源,并且是为数极少的在射电、红外、光学、紫外、X射线和伽马射线波段都有辐射的天体,因此在多个波段均被作为“标准烛光”,成为测量其他天体辐射强度的标尺。而正因中国古籍中对蟹状星云起源的详细记载,它又被世界公认为“中国超新星”[1]。 时隔近千年,中国人再次将目光凝聚在蟹状星云:国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站(LHAASO)(简称“拉索”)”精确测量了高能天文学标准烛光的亮度,覆盖3.5个量级的能量范围,为超高能伽马光源测定了新标准[1]。
当然,这种专业的星象推断需要相当专业的知识和计算能力。今天普通人其实都是在研究者基础上,使用天文星空模拟软件来寻找文献记载的线索。
比如《尚书·尧典》作为先秦时期的经典文献,记载了帝尧时期的天文观测活动,其中提到的“四仲中星”——鸟、火、虚、昴四颗星,是古代天文学家用来确定四季的重要标志。
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参照这篇文章的说法,研究者对上述四颗星出现在对应位置的年代进行了推算:
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这篇文章里还给出了《鹖冠子》中“斗柄东指,天下皆春”,所对应的北斗斗柄指向判定四季的模拟验证。
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关于四仲星类似分析还有:
再进阶的例子,比如结合考古文物和天象推断出牧野之战发生的时间:
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当然,更为细节的星象图推论,还是需要参考中国古代留下的星象图,比如敦煌星图、苏州时刻天文图等,并结合现代天文学知识、文献与考古资料,多方验证,才能有所定论。由于古代君王以天子自居,需要用天象来指示吉凶,甚至作为王权更迭的象征,所以天象甚至可以上升到威胁皇权安危的高度,目前已经有发现文献记载中的一些天象纯粹是为了维护或者颠覆皇权而有意编造的,这种编造可以瞒得了读史书的人,但通过现代天文学家的推演,这里就比较容易露馅了。
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