木星觀測(cè)三千年

今天，木星又迎來(lái)了一年（多一點(diǎn)）一度的沖日。所謂沖日，是指地球軌道以外的太陽(yáng)系天體與太陽(yáng)黃經(jīng)相差180°的現(xiàn)象，也指該現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)刻。天體沖日前后是該天體最佳觀賞時(shí)刻，一方面此時(shí)天體與太陽(yáng)距離最遠(yuǎn)，當(dāng)太陽(yáng)落下夜晚到來(lái)時(shí)，沖日的天體正好升起，整夜可見(jiàn)；另一方面沖日時(shí)天體距離地球最近，天體看起來(lái)相比平時(shí)更亮。本次沖日前后木星亮度可以達(dá)到-2.9等，是前半夜夜空中最閃耀的存在。

?圖中最亮點(diǎn)為木星丨Stellarium模擬

人類(lèi)早在遠(yuǎn)古時(shí)期就注意到了包括木星在內(nèi)的五顆肉眼可見(jiàn)的行星，現(xiàn)存已知的木星觀測(cè)記錄，則最少可以追溯到三千年以前。趁著木星沖日，我們來(lái)回顧一下過(guò)去三千年間人類(lèi)觀測(cè)木星的幾個(gè)瞬間。

前11世紀(jì)

「歲鼎」

1976年，陜西臨潼出土了一尊西周青銅器，又稱(chēng)「利簋」。這尊銅器屬于一位名為「利」的人士，他隨周武王參加伐紂戰(zhàn)爭(zhēng)，勝利后受到獎(jiǎng)賞，于是鑄造這件銅器以記功并用來(lái)祭奠祖先。利簋內(nèi)底部有一段銘文，共33字，前15字為「武王征商，唯甲子朝，歲鼎，克昏夙有商」。

利簋銘文丨Wikipedia

后世學(xué)者將這段話解釋為武王伐紂之日為甲子日，當(dāng)天清晨可見(jiàn)「歲鼎」天象，即木星（歲）上中天（鼎）。根據(jù)「甲子日」、「歲鼎」這兩個(gè)天文元素，結(jié)合后世文獻(xiàn)，如《國(guó)語(yǔ)·周語(yǔ)下》中描述的武王伐紂時(shí)的一系列天象，我們可以利用現(xiàn)代天文學(xué)方法回推武王伐紂的日期。據(jù)《夏商周斷代工程報(bào)告》[1]，利用天文學(xué)方法可以把武王伐紂的年代限制在以下三個(gè)時(shí)間點(diǎn)：公元前1046年，公元前1044年，公元前1027年。

前4世紀(jì)

「若有小赤星附于其側(cè)」

甘德是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期齊國(guó)（一說(shuō)楚國(guó)）的天文官，著有《天文星占》八卷，《歲星經(jīng)》等，可惜皆已失傳?！妒酚洝?、《漢書(shū)》等正史有引述甘德的一些工作，唐代瞿曇悉達(dá)編撰的《開(kāi)元占經(jīng)》中記載了一則關(guān)于甘德可能觀察到木星衛(wèi)星的記錄。

甘氏曰：?jiǎn)伍懀▂ān）之歲，攝提格在卯，歲星在子，與媭（xū）女、虛、危晨出夕入，其狀甚大有光，若有小赤星附于其側(cè)，是謂同盟。

——《開(kāi)元占經(jīng)》卷二十三

依照甘德所言，歲星與附于其側(cè)的「小赤星」是「同盟」。據(jù)席澤宗[2]考證，「同盟」一詞意味著甘德意識(shí)到歲星與小赤星并非兩顆不相干的星體，而是屬于一個(gè)系統(tǒng)。結(jié)合木星衛(wèi)星的亮度與公轉(zhuǎn)軌道半徑，甘德很可能看到了木衛(wèi)三或木衛(wèi)四，觀測(cè)時(shí)間是公元前364年的夏天。

前2世紀(jì)

「歲星日行廿分」

20世紀(jì)70年代，中國(guó)考古學(xué)界在湖南長(zhǎng)沙馬王堆漢墓中發(fā)現(xiàn)一幅帛書(shū)，內(nèi)容與五大行星有關(guān)，命名為《五星占》?！段逍钦肌分邪四拘?、土星和金星三顆行星的動(dòng)態(tài)與行度記錄，時(shí)間跨度從秦始皇元年（公元前246年）至漢文帝三年（公元前177年）共70年。

帛書(shū)《五星占》局部︱茲基派德

在與木星有關(guān)的記錄中，帛書(shū)總結(jié)了木星在一個(gè)會(huì)合周期[3]內(nèi)有365天可見(jiàn)，剩下約30天由于距離太陽(yáng)過(guò)近不可見(jiàn)。帛書(shū)假定木星在天空中的運(yùn)動(dòng)是勻速的，并以它相對(duì)背景恒星運(yùn)行一周的時(shí)間（12年）推算出木星的每日運(yùn)行度數(shù)為廿分（0.083°），運(yùn)行一度（0.986°）所需時(shí)間12天，以及一年的總行度為卅度百五分（30°）。

秦始皇帝元年正月，歲星日行廿分，十二日而行一度，終【歲行卅】度百五分，見(jiàn)三【百六十五日而夕入西方，伏】卅日，三百九十五日而復(fù)出東方?！臼繗q一周天，廿四歲一與大【白】合營(yíng)室。

——《五星占》

帛書(shū)還給出了木星的精確會(huì)合周期為395.4375日（凡三百九十五日百五分【日而復(fù)出東方】）。這應(yīng)是帛書(shū)作者基于實(shí)際觀測(cè)與對(duì)木星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)推算而得。作為對(duì)比，木星會(huì)合周期的現(xiàn)代值為398.88日。

4世紀(jì)

「歲星犯填星」

公元372年曾出現(xiàn)了一次木星和土星在天空中極為接近的天象，太陽(yáng)系最大的兩顆行星在天空中最近時(shí)相距不到2角分，幾乎是人眼分辨的極限[4]，僅有滿月的直徑1/15（滿月約30角分）?，F(xiàn)代學(xué)者推算發(fā)現(xiàn)這次木土極近也是過(guò)去2000年間最近的一次，而有意思的是中國(guó)古籍中正好有關(guān)于這一天象的記錄。

簡(jiǎn)文咸安二年正月己酉，歲星犯填星，在須女。

——《晉書(shū)·天文志》

咸安是東晉簡(jiǎn)文帝的年號(hào)，咸安二年即公元372年，正月己酉即當(dāng)年儒略歷3月6日，原記錄翻譯成現(xiàn)代文即公元372年3月6日，木星犯土星，在女宿。利用虛擬天文館模擬，東亞地區(qū)在公元372年3月6日清晨時(shí)可見(jiàn)木星與土星的距離約為4角分，木星與土星的極近出現(xiàn)在當(dāng)天晚上，此時(shí)兩星在地平線下。

372年木土合丨Stellarium模擬

17世紀(jì)

「有四顆星星在木星附近徘徊」

1610年，意大利著名科學(xué)家伽利略出版了一本名為《星際信使》的小冊(cè)子，內(nèi)容主要是他在使用自己制作的望遠(yuǎn)鏡觀察星空后做出的一系列新發(fā)現(xiàn)以及相關(guān)討論——其中伽利略花費(fèi)近三分之一的篇幅介紹和討論自己發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星。從1610年1月7日到3月2日，伽利略詳實(shí)記錄下了每一個(gè)晴夜中木星以及四顆衛(wèi)星的排布情況，并且繪制了圖示。

伽利略記錄木星衛(wèi)星的原始稿件丨Wikipedia

在今年即1610年的1月7日，入夜后的第一小時(shí)，當(dāng)我用望遠(yuǎn)鏡察看天上星座時(shí)，木星出現(xiàn)在了視野里。因?yàn)槲覟樽约簻?zhǔn)備的是最高級(jí)的望遠(yuǎn)鏡，我看到（由于其他儀器的功能較弱，此前沒(méi)有發(fā)生過(guò)）木星旁邊有三顆小星星，雖然很小但很亮。雖然當(dāng)時(shí)我以為它們位居恒星之列，但它們還是吸引了我，因?yàn)樗鼈兛瓷先フ醚刂粭l直線排列，還與黃道平行，并且比其他同等大小的星星要更亮一些。

——《星際信使》

伽利略從最開(kāi)始認(rèn)為木星旁邊的小星星是恒星，到持續(xù)觀測(cè)多天以后，逐漸意識(shí)到這些小星星都在圍繞木星運(yùn)動(dòng)。伽利略最后總結(jié)道：「就像繞著地球的月亮一樣，有四顆星星在木星附近徘徊，并且它們都隨著木星一起繞著太陽(yáng)以12年的周期在一個(gè)大圓上運(yùn)行」。

19世紀(jì)

「紅色斑點(diǎn)」

當(dāng)我們使用望遠(yuǎn)鏡觀察木星時(shí)，我們會(huì)很快注意到在木星表面有一個(gè)顯著的紅色橢圓斑點(diǎn)，這是木星南半球的一個(gè)橢圓形大環(huán)流旋渦，天文學(xué)家稱(chēng)之為「大紅斑」（Great Red Spot）。

朱諾號(hào)拍攝的大紅斑丨Wikipedia

關(guān)于木星表面有斑點(diǎn)的記錄最早可以追溯到1664年的英國(guó)學(xué)者羅伯特·胡克，然而胡克描述的斑點(diǎn)與現(xiàn)在的大紅斑似乎不在一個(gè)位置上。從1665年開(kāi)始到1690年前后，意大利天文學(xué)家卡西尼曾在多次觀測(cè)記錄中提到木星表面的一處斑點(diǎn)，后來(lái)被稱(chēng)為「永恒之點(diǎn)」，按卡西尼的描述，這是一個(gè)暗紅色的斑點(diǎn)。在一幅1711年的油畫(huà)中，畫(huà)家多納托·克雷蒂（Donato Creti）描繪的木星上同樣有一個(gè)深色斑點(diǎn)。

油畫(huà)中的木星丨Wikipedia

接下來(lái)吊詭的事情出現(xiàn)了，從1713年開(kāi)始到19世紀(jì)早期，似乎沒(méi)有天文學(xué)家再報(bào)告木星上的斑點(diǎn)，這其中包括活躍在18世紀(jì)下半葉，以觀測(cè)見(jiàn)長(zhǎng)的兩位大拿——威廉·赫歇爾與約翰·施羅特。直到1831年，業(yè)余玩天文的德國(guó)藥劑師海因里希·施瓦貝在持續(xù)多次的觀測(cè)中注意到木星南半球有一個(gè)顯著的表面特征，他稱(chēng)為「紅色斑點(diǎn)」（red spot），也就是如今我們所見(jiàn)的大紅斑。此后至今的大紅斑觀測(cè)記錄沒(méi)有再中斷過(guò)。

20世紀(jì)

「舒梅克-列維9號(hào)」

1993年3月24日晚上，在帕洛馬山天文臺(tái)觀測(cè)的美國(guó)天文學(xué)家尤金和卡羅琳·舒梅克夫婦（Eugene and Carolyn Shoemaker）和列維使用0.46m望遠(yuǎn)鏡拍攝的一張照片中發(fā)現(xiàn)了一顆彗星，這是列維和舒梅克夫婦共同發(fā)現(xiàn)的第11顆彗星、第9顆周期性彗星。因此得名舒梅克-列維9號(hào)彗星（Comet Shoemaker–Levy 9，SL 9，D/1993 F2）。

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的舒梅克-列維9號(hào)彗星的21塊碎片丨Wikipedia

發(fā)現(xiàn)彗星后，人們很快注意到這顆彗星與眾不同，它不圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，而是繞著木星公轉(zhuǎn)。科學(xué)家推測(cè)它原是一顆繞日公轉(zhuǎn)的短周期彗星，后來(lái)被木星的引力俘獲。軌道計(jì)算顯示彗星曾于1992年7月7日與木星最近，距離小于木星的洛希極限，科學(xué)家相信這是使得彗星分裂的原因。進(jìn)一步的計(jì)算表明彗星將于1994年再度靠近木星，這次與木星的最近距離僅為4.5萬(wàn)千米，小于木星的半徑，這意味著彗星會(huì)與木星撞擊。

彗星碎片撞擊木星動(dòng)態(tài)圖（左側(cè)亮點(diǎn)）丨Wikipedia

1994年7月16日至22日這幾天時(shí)間里，舒梅克-列維9號(hào)彗星的21塊碎片撞向木星的南半球。其中最大的一次撞擊發(fā)生在7月18日07:33（UTC），碎片G撞擊木星。這次撞擊形成了一個(gè)直徑超過(guò)12000公里的黑點(diǎn)。

碎片G撞擊后木星表面的變化，左上圖是撞擊后約90分鐘由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝丨Wikipedia

感謝你能看到這里。下一次抬頭看到木星時(shí)，希望你會(huì)回想起眼前這顆太陽(yáng)系行星之王，也曾映照在諸多歷史人物的眼眸中。

參考&拓展

[1] 夏商周斷代工程專(zhuān)家組.夏商周斷代工程報(bào)告[M].科學(xué)出版社,2022.

[2] 席澤宗. 伽利略前二千年甘德對(duì)木衛(wèi)的發(fā)現(xiàn)［J］. 天體物理學(xué)報(bào), 1981, 1（2）:3—6.

[3] 太陽(yáng)、地球和行星在空間中的相對(duì)位置重復(fù)一次的時(shí)間

[4] 一般認(rèn)為人眼的分辨極限是1角分

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