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日食与望远镜

2009.7.22

  迄今为止,我国已知的最早的一次日食记录,出现在出土于公元280年前后的《竹书纪年》中,这批竹简记载了一次发生在公元前899年的日全食。当时,人们还不了解日全食这一天学现象,因此书中写为“天再旦”,也就是天又亮了一次。

  随着人们认识世界水平的提高,到了汉代,中国天文学家不仅认识了日食这一现象,而且可以对日食进行预测,预测的准确性也不断提高。从汉代的“差以日记”,到唐代的“差以时记”。到17世纪望远镜传入我国时,预测的精确度提高到了“宋元以来”的“差以刻记”。

  望远镜传入中国不久,正赶上明末修订历法。中国科学院自然科学史研究所研究员、天文史学家孙小淳说,无论是中国古代天文学家,还是欧洲中世纪的天文学家都很清楚,古代历法的关键,在于对交食(日食或月食)的预测。

  于是从1631年起,望远镜先后5次被用来进行日食观测,通过对日食发生时间的准确判断,校验各家历法的优劣。

  1631年10月25日的日食,是我国第一次留下明确记载的、使用望远镜观测的日食。徐光启在上奏的奏折中写道:“于密室中斜开一隙,置窥筒眼镜以测亏复。”

  孙小淳解释说,当时的方法是把望远镜放在密室中,在白布上画出日体分数,然后校验,望远镜在这个过程中,扮演着非常重要的角色。这第一次观测结果表明,日食实际发生的时间,比徐光启等人的推测晚了“半刻有奇”,复圆的时刻又比推测早了“一刻有奇”。

  6年以后,从1637年1月26日的日食观测记载中,可以看出,望远镜观测日食的方法,比1631年有所进步。“以远镜与日光正对,将圆纸壳中开圆孔安于镜尾,以掩日光”。这次,望远镜不再被放在密室中,而是在室外使用,只要在硬纸壳上开个小孔,挡住阳光就可以了。

  然而,日食是一种可以用肉眼观测的天文学现象,当时沿用的旧历法《大统历》在日食预报上的误差是24分钟,而西法误差为13分钟,这样大的误差,用肉眼也可以分出差别,为什么一定要用望远镜呢?孙小淳认为,望远镜的使用,除了更好地分清天体的边界外,还有一个重要的作用,就是可以将整个日食过程投影在“尺素”上,使到场的所有人“共睹之”,为评定历法优劣提供一个公开、客观的标准。望远镜的使用,使日食观测的程序也逐渐向公开性、透明度和准确性的方向改进。

  在1641年11月13日的日食记录中写道:“又用悬挂浑仪于未正一刻半测看,日食八分有余,又用原仪、远镜测看,复圆乃申初三刻也,此时凡在礼部救护朝臣所共见者。”这种“共见”,最终使崇祯采纳了新历法——《崇祯历书》。然而令人遗憾的是,此后不久李自成攻入了北京,这部包含了望远镜的卓越贡献,包含了西方先进天文学思想的历书,也随着明王朝的瓦解,不了了之了。

  从1641年的记录中可以看出,当时用望远镜观测日食的方法和程序也有所改变,先用悬挂浑仪测看,然后再用原仪和望远镜测看。

  望远镜对日食观测的作用,用徐光启的话说,是“边际了了分明矣”。孙小淳认为,以当时的其他技术条件,如果没有望远镜,很难达到这样的效果。

  对日食的预测,从“差以日记”、“差以时记”,到《大统历》差24分钟,再到《崇祯历书》中“今则差以分记”,到如今,据天文学家李竞说,目前我们对日食的预测可以精确到秒。这种精确度可以说实现了明代天文学家“必求分数不差,宜待后之作者”的理想和对未来的期望。李竞说,在天文学的这种进步中,望远镜起到了重要的作用。

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