科普·有尾巴的彗星

什么星星是有尾巴的呢?

天上有无数颗星星,有的会发光,有的不会发光,但会反射光。有一种星星,它会从很远很远的地方飞进太阳系。由于飞行的过程中受到太阳风的压力,它总是拖着一条长长的、闪着火光的尾巴,火光从白色逐渐变化为蓝色。这种星星,人们称为彗星。

相比于恒星和行星来说,彗星的质量和密度都很小。当远离太阳时,它看起来像是一个脏雪球,由水、氨、甲烷等冻结的冰块和许多固体尘埃粒子夹杂而成。当接近太阳时,彗星的表面物质会升华,彗星在太阳辐射作用下分解成彗头和彗尾;彗头的核心称为彗核,彗核周围会形成朦胧的一层包裹,这层包裹像头发一样,所以被称为彗发;而彗尾则长长地拖在后面,呈现出放射状,就像一把扫把,所以中国古人又称它为扫把星。

由于太阳风的压力,彗尾总是背离太阳的方向,而不完全与运动方向重合;彗尾一般长几千万公里,最长可达几亿公里。彗星的运行轨迹多为抛物线或双曲线,少数为椭圆。轨迹为抛物线或双曲线的彗星,在它的生命周期里,最多只会光临一次我们所在的太阳系;而椭圆型轨迹的彗星,要么永远不会光临太阳系,要么会周期性地光临太阳系。

中国古人对天文现象的记载十分丰富,而且很多都记录在诸子百家甚至史书之中。这其中最出名的一颗彗星,就是今天被称为哈雷彗星的那一颗。哈雷彗星(周期彗星表编号:1P/Halley)是每76.1年环绕太阳一周的椭圆轨道周期性彗星,在靠近近日点时,人类凭肉眼就可以看到。这颗彗星,是因为英国物理学家爱德蒙·哈雷(1656-1742)首先测定其轨道数据并成功预言其回归时间而得名。

但是在中国,最早被观测到的哈雷彗星的记录,出自2150多年前的《淮南子·兵略训》,是武王伐纣时候的发生的。

公元前1057年,距今3000多年了。这一年,周武王决定讨伐商纣王,于是他带领大军,离开了西岐,向东往朝歌进发。他们行进在路上时,发现木星凌日;不久,他们到达了汜水镇,又遇上了大洪水;接下来到达了共头山,刚好又遇到山崩;他们一路攻打,一路往东继续前进,不久又看到彗星出现;彗星的尾巴像一个把柄,指向殷商的都城朝歌,似乎要助殷商人一臂之力。

但是周武王毫不气馁,他反而认为这是商纣王无道,才造成了天地山川的不好的感应;他一边鼓舞士气,一边号召天下人归顺自己。很多讨厌商纣王的诸侯,见周武王圣明,于是都来归顺,并派兵相助。公元前1056年,周武王联军与商朝军队在牧野(今淇县南、卫河以北,新乡市附近)进行的决战,战斗异常激烈,直杀得天昏地暗、狂风乱作。最终,周武王取得了胜利,灭掉了殷商朝,建立了西周朝。

中国古人对哈雷彗星的第二次记录,见于古代儒家 “六经”之一的《春秋》,这是中国第一部编年体史书,也是周朝时期鲁国的国史,现存版本据传由孔子修订而成。《春秋》成书于2500年前,在现代,《春秋》原文一般合编入《左传》,书中记载:“鲁文公十四年秋七月,有星孛入于北斗。”鲁文公十四年是公元前613年,这是世界上关于哈雷彗星的最早的记录,在哈雷彗星光临太阳系的时间记录上则排第二,仅次于前文《吕氏春秋》上的记载。

中国古人对哈雷彗星的第三次记录,出现在2100年前的《史记》第十五卷“六国年表”。《史记·六国年表》记载:“秦厉共公十年,庶长将兵拔魏城,彗星见。”秦厉公十年就是周贞定王二年,也就是公元前467年。实际上“六国年表”中共记载了10次彗星的出现,后世的科学家经过天文推算,确定公元前467年的那一次的彗星,就是哈雷彗星。

中国古人对哈雷彗星的第四次记载,也是目前世界公认最可靠的记录的那一次,还是出自《史记》那本书。《史记·秦始皇本纪》记载:“七年,彗星先出东方,见北方,五月见西。”其中的七年,指的是秦王嬴政登基的七年,对应的是公元前240年。全世界的科学界,对这一次的记载都十分信任、喜爱,因为这种确切的记载,是天文学家用来推算历史事件和天文计算的重要基础。

从武王伐纣到最近一次哈雷彗星光临太阳系的1986年,哈雷彗星一共回归了41次,在公元前240年之前,中国缺失了8次记录,而其他的33次则都被观测到并记录了下来。那些缺失的记录,在世界范围内也没有文献可以补充。科学家们认为,在所有彗星中,哈雷彗星无疑是最重要的,因为它的周期是最早被确定的,而且可以追溯到三千多年前。这一切,都要归功于中国古人细致的天文观测记录。

公元前50年左右,西汉思想家京房在他的《风角书》中认为,每一个彗星都来源于某个特殊的行星。可惜的是,京房的这部书已经失传,我们现在无法知道他到底是如何推断出这一结论的。幸好,在跟京房差不多同一时代,还有一部解释《周易》的纬书还是流传了下来,这部书叫做《河图纬稽耀钩》,这本书中也论述了相应的观点,但没有细说因由。很多天文学家承认,这种将彗星与行星关联起来的观点,与近代彗星理论的先驱性研究,已经十分相似了。

西元635年,唐朝初期,房玄龄等人编写《晋书》,在《晋书·卷十二·志第二》的天文志中篇中,有一篇记载,不但把彗星的形状、组成、大小、功能、反光性都说清楚了,而且连彗星彗尾的朝向都做了描述。关于彗尾的观测结论,西方科学界直到1532年才被阿皮亚努斯发现。中国人比其他国家的人早了约900年。

在《晋书》的天文志里,总共记录了4种瑞星和21种妖星,彗星是妖星里的第一种。当时的司天监学者(相当于今天的天文台科学家)是这样总结的:

(1)形状:彗星,又叫扫把星;

(2)组成:由头尾部分组成,头部像星星,尾巴像彗;

(3)大小:小的只有数寸(此时是因为彗星与太阳、地球处在同一直线上而看不到彗尾所致),大的却弥漫整个天空;

(4)功能:彗星在天空出现的话,人间则会发生战争和大洪水;

(5)反光性:彗星本身不发光,是反射太阳的光;

(6)彗尾的指向:傍晚出现的彗星,彗尾指向东方;早上出现的彗星,彗尾指向西方;彗尾始终指向背离太阳的方向,也就是说,彗星整体是始终指向太阳的,而不是指向它自己的运动方向。

接下来,我们再介绍唐朝(公元618-907年)的几次重大发现。

在后晋刘昫等编写的《旧唐书·卷三十六·志第十六》“天文志下篇”里,对哈雷彗星在唐朝的三次出现都做了记载。第一次是这样记载的:唐睿宗文明元年,就是公元684年,这一年的农历七月,哈雷彗星从西方出现,闪耀了49天才消失。哈雷彗星在唐朝的第二次出现则是唐肃宗上元二年就是公元761年,这一次的彗星也是哈雷彗星,出现于东方。哈雷彗星在唐朝的第三次出现,记载了近400个字,可谓十分详细。公元837年,这一次哈雷彗星首先在东方出现,从二月份持续到八月份,给大唐带来了极大的恐慌,甚至皇帝亲自询问司天监官员朱子容的意见。据史书记载,这一年六月份,河阳发生军队暴乱;十月份,南北方都发生了地震;这一年还发生了蝗灾。李约瑟等科技史家认为,这一次哈雷彗星给大唐带来的灾难,使得史官忘记了从天文学的角度来讨论哈雷彗星,而是完全从谶纬的角度来叙述。

值得补充的是,在北宋欧阳修等撰写的《新唐书·卷三十二·志第二十二》“天文志”第二篇里,对哈雷彗星的三次出现也做了相应记载。特别是第三次出现的记录也很详细,接近300字,并明确了彗尾的朝向,这在《旧唐书》中是没有的。

下一次关于哈雷彗星出现的最重要的记载,出现在北宋英宗治平三年,即西元1066年,元朝脱脱主持编修的《宋史》中有详细的记载。《宋史·卷五十六·志第九》记载,西元1066年三月,彗星在早上出现于东方,在太阳系飞行了67天才重新消失于茫茫的宇宙。

关于1066年的记录之所以重要,是因为这一年的哈雷彗星很多国家的人都观测到了,并做了记录。在这一年,盎格鲁-诺曼人(Anglo-Norman)入侵英国的前夕,正逢哈雷彗星再一次回归太阳系。当时的人们心怀敬畏,心情复杂,他们认为这是上帝给予的战争启示与警告。因此,诺曼人和英国人都十分焦虑地注视着夜空中这颗拖着长尾巴的古怪天体,认为这一定是非同一般的征兆。在盎格鲁-诺曼人的历史记载中这样写道:后来,盎格鲁-诺曼人终于征服了英国;为了庆祝这一次的胜利,诺曼统帅的妻子带头,将那一次哈雷彗星回归太阳系的的景象绣在一块挂毯上,作为纪念。

可见,不管是在中国还是外国,在古代,人们对彗星的认识都还不完善,于是都不约而同地将彗星认定为妖星,将彗星在太阳系的出现和人间的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起。

张钰哲先生在他的《哈雷彗星的轨道演变的趋势和它的古代历史》一文中认为,中国关于哈雷彗星的最早记录为《淮南子·兵略训》:“武王伐纣,东面而迎岁。至汜而水,至共头而坠。彗星出而授殷人其柄。当战之时,十日乱于上,风雨击于中。”这次哈雷彗星出现的时间应该是在公元前1057年,如果把它列为哈雷彗星的第一次回归(在世界范围内还没有找到比这更早的记录),那么到1986年,哈雷彗星共回归了41次,中国的史书等典籍共记录了其中的33次,从西元前1057年到西元前613有5次没有记录,从西元前613到西元前467有1次没有记录,从西元前467到西元前240有2次没有记录。这些缺失的记录,在世界范围内也没有文献可以补充。世界公认最早、最可靠的史书记录是《史记·秦始皇本纪》中西元前240年的那次:“七年,彗星先出东方,见北方,五月见西。”

西方学者对于中国文献特别是史书中天文的记录,是十分感兴趣的,他们据此推断天文周期、东西方历史事件的真实性与出入、中古文明出现的时间、夏商周的断代。可以说,中国史书天文志中关于彗星进入太阳系、超新星爆发、恒星的生灭等记载,在很多课题上成为了现代天文学、宇宙学中的一些理论和星体新发现的唯一历史依据。人类历史上关于超新星爆发的最早史书记载,可能是《后汉书·天文志》中的记载。

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