⽊星观测三千年

来源: 逐星科技

发布日期: 2023-11-26 11:28:49

本文回顾了过去三千年间人类观测木星的几个重要瞬间,从古代的观测记录到现代的天文发现,展示了人类对木星及其现象的持续探索和认识。

本⽉初,⽊星⼜迎来了⼀年(多⼀点)⼀度的冲⽇。所谓冲⽇,是指地球轨道以外的太阳系天体与太阳⻩经相差180°的现象,也指该现象发⽣的时刻。天体冲⽇前后是该天体最佳观赏时刻,⼀⽅⾯此时天体与太阳距离最远,当太阳落下夜晚到来时,冲⽇的天体正好升起,整夜可⻅;另⼀⽅⾯冲⽇时天体距离地球最近,天体看起来相⽐平时更亮。本次冲⽇前后⽊星亮度可以达到-2.9等,是前半夜夜空中最闪耀的存在。

⼈类早在远古时期就注意到了包括⽊星在内的五颗⾁眼可⻅的⾏星,现存已知的⽊星观测记录,则最少可以追溯到三千年以前。趁着⽊星冲⽇,我们来回顾⼀下过去三千年间⼈类观测⽊星的⼏个瞬间。

前11世纪「岁鼎」1976年,陕⻄临潼出⼟了⼀尊⻄周⻘铜器,⼜称「利簋」。这尊铜器属于⼀位名为「利」的⼈⼠,他随周武王参加伐纣战争,胜利后受到奖赏,于是铸造这件铜器以记功并⽤来祭奠祖先。利簋内底部有⼀段铭⽂,共33字,前15字为「武王征商,唯甲⼦朝,岁鼎,克昏夙有商」。

后世学者将这段话解释为武王伐纣之⽇为甲⼦⽇,当天清晨可⻅「岁鼎」天象,即⽊星(岁)上中天(鼎)。根据「甲⼦⽇」、「岁鼎」这两个天⽂元素,结合后世⽂献,如《国语·周语下》中描述的武王伐纣时的⼀系列天象,我们可以利⽤现代天⽂学⽅法回推武王伐纣的⽇期。据《夏商周断代⼯程报告》,利⽤天⽂学⽅法可以把武王伐纣的年代限制在以下三个时间点:公元前1046年,公元前1044年,公元前1027年。

前4世纪「若有⼩⾚星附于其侧」⽢德是战国时期⻬国(⼀说楚国)的天⽂官,著有《天⽂星占》⼋卷,《岁星经》等,可惜皆已失传。《史记》、《汉书》等正史有引述⽢德的⼀些⼯作,唐代瞿昙悉达编撰的《开元占经》中记载了⼀则关于⽢德可能观察到⽊星卫星的记录。

⽢⽒⽈:单阏(yān)之岁,摄提格在卯,岁星在⼦,与媭(xū)⼥、虚、危晨出夕⼊,其状甚⼤有光,若有⼩⾚星附于其侧,是谓同盟。——《开元占经》卷⼆⼗三

依照⽢德所⾔,岁星与附于其侧的「⼩⾚星」是「同盟」。据席泽宗考证,「同盟」⼀词意味着⽢德意识到岁星与⼩⾚星并⾮两颗不相⼲的星体,⽽是属于⼀个系统。结合⽊星卫星的亮度与公转轨道半径,⽢德很可能看到了⽊卫三或⽊卫四,观测时间是公元前364年的夏天。

前2世纪「岁星⽇⾏廿分」20世纪70年代,中国考古学界在湖南⻓沙⻢王堆汉墓中发现⼀幅帛书,内容与五⼤⾏星有关,命名为《五星占》。《五星占》中包含了⽊星、⼟星和⾦星三颗⾏星的动态与⾏度记录,时间跨度从秦始皇元年(公元前246年)⾄汉⽂帝三年(公元前177年)共70年。

帛书《五星占》局部︱兹基派德

在与⽊星有关的记录中,帛书总结了⽊星在⼀个会合周期内有365天可⻅,剩下约30天由于距离太阳过近不可⻅。帛书假定⽊星在天空中的运动是匀速的,并以它相对背景恒星运⾏⼀周的时间(12年)推算出⽊星的每⽇运⾏度数为廿分(0.083°),运⾏⼀度(0.986°)所需时间12天,以及⼀年的总⾏度为卅度百五分(30°)。

秦始皇帝元年正⽉,岁星⽇⾏廿分,⼗⼆⽇⽽⾏⼀度,终【岁⾏卅】度百五分,⻅三【百六⼗五⽇⽽夕⼊⻄⽅,伏】卅⽇,三百九⼗五⽇⽽复出东⽅。【⼗⼆】岁⼀周天,廿四岁⼀与⼤【⽩】合营室。——《五星占》

帛书还给出了⽊星的精确会合周期为395.4375⽇(凡三百九⼗五⽇百五分【⽇⽽复出东⽅】)。这应是帛书作者基于实际观测与对⽊星运动的认识推算⽽得。作为对⽐,⽊星会合周期的现代值为398.88⽇。

4世纪「岁星犯填星」公元372年曾出现了⼀次⽊星和⼟星在天空中极为接近的天象,太阳系最⼤的两颗⾏星在天空中最近时相距不到2⻆分,⼏乎是⼈眼分辨的极限,仅有满⽉的直径1/15(满⽉约30⻆分)。现代学者推算发现这次⽊⼟极近也是过去2000年间最近的⼀次,⽽有意思的是中国古籍中正好有关于这⼀天象的记录。

简⽂咸安⼆年正⽉⼰⾂,岁星犯填星,在须⼥。——《晋书·天⽂志》

咸安是东晋简⽂帝的年号,咸安⼆年即公元372年,正⽉⼰⾂即当年儒略历3⽉6⽇,原记录翻译成现代⽂即公元372年3⽉6⽇,⽊星犯⼟星,在⼥宿。利⽤虚拟天⽂馆模拟,东亚地区在公元372年3⽉6⽇清晨时可⻅⽊星与⼟星的距离约为4⻆分,⽊星与⼟星的极近出现在当天晚上,此时两星在地平线下。

372年⽊⼟合⼁Stellarium模拟

17世纪「有四颗星星在⽊星附近徘徊」1610年,意⼤利著名科学家伽利略出版了⼀本名为《星际信使》的⼩册⼦,内容主要是他在使⽤⾃⼰制作的望远镜观察星空后做出的⼀系列新发现以及相关讨论——其中伽利略花费近三分之⼀的篇幅介绍和讨论⾃⼰发现了⽊星的四颗卫星。从1610年1⽉7⽇到3⽉2⽇,伽利略详实记录下了每⼀个晴夜中⽊星以及四颗卫星的排布情况,并且绘制了图示。

伽利略记录⽊星卫星的原始稿件⼁Wikipedia

在今年即1610年的1⽉7⽇,⼊夜后的第⼀⼩时,当我⽤望远镜察看天上星座时,⽊星出现在了视野⾥。因为我为⾃⼰准备的是最⾼级的望远镜,我看到(由于其他仪器的功能较弱,此前没有发⽣过)⽊星旁边有三颗⼩星星,虽然很⼩但很亮。虽然当时我以为它们位居恒星之列,但它们还是吸引了我,因为它们看上去正好沿着⼀条直线排列,还与⻩道平⾏,并且⽐其他同等⼤⼩的星星要更亮⼀些。——《星际信使》

伽利略从最开始认为⽊星旁边的⼩星星是恒星,到持续观测多天以后,逐渐意识到这些⼩星星都在围绕⽊星运动。伽利略最后总结道:「就像绕着地球的⽉亮⼀样,有四颗星星在⽊星附近徘徊,并且它们都随着⽊星⼀起绕着太阳以12年的周期在⼀个⼤圆上运⾏」。

19世纪「红⾊斑点」当我们使⽤望远镜观察⽊星时,我们会很快注意到在⽊星表⾯有⼀个显著的红⾊椭圆斑点,这是⽊星南半球的⼀个椭圆形⼤环流旋涡,天⽂学家称之为「⼤红斑」(Great Red Spot)。

朱诺号拍摄的⼤红斑⼁Wikipedia

关于⽊星表⾯有斑点的记录最早可以追溯到1664年的英国学者罗伯特·胡克,然⽽胡克描述的斑点与现在的⼤红斑似乎不在⼀个位置上。从1665年开始到1690年前后,意⼤利天⽂学家卡⻄尼曾在多次观测记录中提到⽊星表⾯的⼀处斑点,后来被称为「永恒之点」,按卡⻄尼的描述,这是⼀个暗红⾊的斑点。在⼀幅1711年的油画中,画家多纳托·克雷蒂(Donato Creti)描绘的⽊星上同样有⼀个深⾊斑点。

油画中的⽊星⼁Wikipedia

接下来吊诡的事情出现了,从1713年开始到19世纪早期,似乎没有天⽂学家再报告⽊星上的斑点,这其中包括活跃在18世纪下半叶,以观测⻅⻓的两位⼤拿——威廉·赫歇尔与约翰·施罗特。直到1831年,业余玩天⽂的德国药剂师海因⾥希·施瓦⻉在持续多次的观测中注意到⽊星南半球有⼀个显著的表⾯特征,他称为「红⾊斑点」(red spot),也就是如今我们所⻅的⼤红斑。此后⾄今的⼤红斑观测记录没有再中断过。

20世纪「舒梅克-列维9号」1993年3⽉24⽇晚上,在帕洛⻢⼭天⽂台观测的美国天⽂学家尤⾦和卡罗琳·舒梅克夫妇(Eugene and Carolyn Shoemaker)和列维使⽤0.46m望远镜拍摄的⼀张照⽚中发现了⼀颗彗星,这是列维和舒梅克夫妇共同发现的第11颗彗星、第9颗周期性彗星。因此得名舒梅克-列维9号彗星(Comet Shoemaker–Levy 9,SL 9,D/1993 F2)。

哈勃空间望远镜拍摄到的舒梅克-列维9号彗星的21块碎⽚⼁Wikipedia

发现彗星后,⼈们很快注意到这颗彗星与众不同,它不围绕太阳公转,⽽是绕着⽊星公转。科学家推测它原是⼀颗绕⽇公转的短周期彗星,后来被⽊星的引⼒俘获。轨道计算显示彗星曾于1992年7⽉7⽇与⽊星最近,距离⼩于⽊星的洛希极限,科学家相信这是使得彗星分裂的原因。进⼀步的计算表明彗星将于1994年再度靠近⽊星,这次与⽊星的最近距离仅为4.5万千⽶,⼩于⽊星的半径,这意味着彗星会与⽊星撞击。

彗星碎⽚撞击⽊星动态图(左侧亮点)⼁Wikipedia

1994年7⽉16⽇⾄22⽇这⼏天时间⾥,舒梅克-列维9号彗星的21块碎⽚撞向⽊星的南半球。其中最⼤的⼀次撞击发⽣在7⽉18⽇07:33(UTC),碎⽚G撞击⽊星。这次撞击形成了⼀个直径超过12000公⾥的⿊点。

碎⽚G撞击后⽊星表⾯的变化,左上图是撞击后约90分钟由哈勃空间望远镜拍摄⼁Wikipedia

感谢你能看到这⾥。下⼀次抬头看到⽊星时,希望你会回想起眼前这颗太阳系⾏星之王,也曾映照在诸多历史⼈物的眼眸中。

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