馬利華，韓延本，喬琪源，孫希宗

(1. 中國科學(xué)院國家天文臺，北京 100101；2. 山東省濰坊第一中學(xué)，山東 濰坊 261205)

我國是世界上天文學(xué)發(fā)展最早的國家之一，早在3 000多年前就有可考的關(guān)于星象的文字記載。這些古代天象記載不僅對歷史研究和古代天文學(xué)研究有重要價值，在現(xiàn)代天文學(xué)研究中也起著重要作用[1]。殷卜辭是甲骨文的主要內(nèi)容之一，是研究殷商社會歷史的重要資料。經(jīng)過幾代學(xué)者近百年的努力，已確認(rèn)在殷卜辭中記錄了5次有紀(jì)日干支的月食記載。中外學(xué)者對這些月食的發(fā)生年代做了推算和論證，有30多種不盡相同的結(jié)論[2]。結(jié)合新的殷墟甲骨分期，歷史學(xué)家和考古學(xué)家研究認(rèn)為，這5次殷卜辭月食都在武丁中期后半段到武丁末年或可延伸到祖庚之世，應(yīng)在30年左右的時間跨度內(nèi)。文[3]在該年代范圍內(nèi)找到殷都安陽可見的既符合卜辭干支時刻又符合先后位序的5次月食，分別為公元前1201年7月12日(癸未夕月食)、公元前1198年11月4日(甲午夕月食)、公元前1192年12月27日(己未夕皿庚申月食)、公元前1189年10月 25日(壬申夕月食)和公元前1181年11月25日(乙酉夕月食)。該項研究為夏商周斷代工程的重要成果之一[4]。

天文行星歷表對于天文學(xué)和地球科學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域都有重要的實用價值。美國航空航天局噴氣推進實驗室發(fā)布的DE系列現(xiàn)代天文行星歷表已經(jīng)在天體測量、深空導(dǎo)航和行星際探測等方面得到較為廣泛的應(yīng)用。2009年9月，噴氣推進實驗室發(fā)布DE422行星歷表[5]，數(shù)據(jù)跨度自公元前3001年12月7日至公元3000年1月30日。該歷表可以滿足有關(guān)學(xué)者對古代天象記載研究的基本需求。本文利用DE422行星歷表對5次殷卜辭月食進行計算，研究它們在地球表面的可觀測情況，并重點考察這5次月食在殷都安陽的可視性。

1 世界時改正數(shù)

現(xiàn)代天文行星歷表DE422的時間系統(tǒng)采用地球動力學(xué)時(Terrestrial Dynamical Time, TDT)。由于地球自轉(zhuǎn)的長期變化，以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的世界時(Universal Time, UT)與地球動力學(xué)時的時刻之間存在一個差值，即世界時改正數(shù)(ΔT)。利用古代的天象記載情況可以推算古代的ΔT數(shù)值，反之，已知古代某天象發(fā)生年代的ΔT數(shù)值，可以推算該天象在當(dāng)時的可觀測情況[6-8]。文[7]綜合古代的若干天象記載，并設(shè)定月球軌道運動的加速度為-26.0角秒/(百年)2，得出公元前501年之前的ΔT擬合公式為[-20 + 32 × (year-1820)2/1002]s。以下分別計算公元前1201年7月12日、公元前1198年11月4日、公元前1192年12月27日、公元前1189年10月 25日和公元前1181年11月25日對應(yīng)的ΔT?？紤]到DE422行星歷表中月球軌道運動的加速度為-25.85角秒/(百年)2[9]，因此，在本項研究中需要對ΔT加入改正量。殷卜辭5次月食時刻對應(yīng)的世界時改正數(shù)見表1。因為ΔT的測定依賴于古代的天象記載，由公式得到的ΔT存在誤差[10]，表1同時列出了ΔT的誤差范圍，以及該誤差引起的地面點經(jīng)度變化。

2 基于DE422的殷卜辭月食的計算

2.1 殷卜辭月食的概況圖

表1 殷卜辭5次月食時刻對應(yīng)的世界時改正數(shù)

月食是地球運動到太陽和月球中間時，月球正好進入地球陰影的特殊天文現(xiàn)象。在月食過程中，如果整個月面全部進入地球本影，稱為月全食；如果月面只有一部分進入地球本影，稱為月偏食；月面進入地球半影時，稱為半影月食。人們通常關(guān)注月全食和食分較大的月偏食。月全食有半影食始、初虧、食既、食甚、生光、復(fù)圓和半影食終7個食相過程。月偏食只有半影食始、初虧、食甚、復(fù)圓和半影食終5個食相過程。根據(jù)日、月和地球的幾何位置關(guān)系，我們可以計算月食各食相的發(fā)生時刻[11]。這些食相可以通過月食概況圖展示，圖1給出了公元前1201年7月12日、公元前1198年11月4日、公元前1192年12月27日、公元前1189年10月 25日和公元前1181年11月25日5次月食的概況圖。

圖1 殷卜辭5次月食的概況圖。(a)公元前1201年7月12日月偏食；(b)公元前1198年11月4日月偏食；(c)公元前1192年12月27日月全食；(d)公元前1189年10月25日月偏食；(e)公元前1181年11月25日月全食

在月食概況圖中，用P1和P4分別標(biāo)出半影食始和半影食終兩個食相時刻的月心位置，用U1，U2，G，U3和U4分別標(biāo)出初虧、食既、食甚、生光和復(fù)圓5個食相時刻的月心位置。顯而易見，發(fā)生于公元前1201年7月12日、公元前1198年11月4日、公元前1189年10月 25日的3次月食為月偏食，發(fā)生于公元前1192年12月27日和公元前1181年11月25日的2次月食為月全食。

2.2 殷卜辭月食的可觀測情況

考慮世界時改正數(shù)ΔT后，本文分別計算每次月食的各個食相時刻在地面觀測月球的高度角，得到地面對各食相的可視性。以下分別計算這5次殷卜辭月食的可視情況，并采用圓柱投影分別繪于圖2的5個子圖。

圖2 殷卜辭5次月食的地面可視性。(a)公元前1201年7月12日月偏食；(b)公元前1198年11月4日月偏食；(c)公元前1192年12月27日月全食；(d)公元前1189年10月25日月偏食；(e)公元前1181年11月25日月全食

在圖2中，紅色曲線為各食相時刻地面可視高度角為0的等高線，對應(yīng)月出和月落的邊界；紅色圓圈為月球在最大食時刻的地面投影點；紅色豎實線為可觀測到最大食的地面子午線；紅色豎虛線為ΔT誤差引起的最大食子午線的經(jīng)度變化，與紅色豎線相對的地球另一側(cè)為月食不可見區(qū)域。

2.3 殷卜辭月食在安陽的見食情況

殷墟是中國商朝晚期都城遺址，是中國歷史上第1個有文獻可考并為考古學(xué)和甲骨文所證實的都城遺址，位于今河南省安陽市西北殷都區(qū)小屯村周圍。該地 (36.13°N， 114.33°E)對5次殷卜辭月食的見食情況見表2。表列中 “地方時” 為世界時加上當(dāng)?shù)亟?jīng)度除以15得到，時間之前用 “-1” 表示上一天的時間，用 “+1” 表示下一天的時間。

表2 安陽見食情況統(tǒng)計表Table 2 Statistics table of lunar eclipse observations in Anyang

由表2可以看出，5次殷卜辭月食都發(fā)生在安陽當(dāng)?shù)匾归g，每次月食的各個食相出現(xiàn)在日落之后和日出之前的一段時間內(nèi)。其中，公元前1181年11月25日月食的初虧時間最早為18: 18(當(dāng)?shù)厝章鋾r間16: 58)，公元前1201年7月12日月食的復(fù)圓時間最晚為1: 13(當(dāng)?shù)厝粘鰰r間4: 38)。這些月食的食分在0.49到1.74之間(食分大于1的情形，為月面深入地球本影以內(nèi))。如果當(dāng)夜不是陰雨天，這些月食造成的天空亮度及月相變化是非常明顯的，可以初步推測古人有可能注意到這5次月食現(xiàn)象。需要指出的是，本文計算表2所列的時刻值時使用了表1中的ΔT值，因為ΔT存在誤差，所以表2中安陽見食的時刻值也存在誤差。

3 小 結(jié)

本文根據(jù)美國噴氣推進實驗室發(fā)布的現(xiàn)代天文行星歷表DE422，計算了殷卜辭中5次紀(jì)日月食的有關(guān)參數(shù)，給出各食相的地面可視性和殷都安陽的見食情況。結(jié)果表明，這些月食在安陽具有可以觀測到的天文條件，支持夏商周斷代工程得到的殷卜辭月食的初步結(jié)果。當(dāng)然，年代學(xué)研究需要天文學(xué)、歷史學(xué)、考古學(xué)乃至同位素測年等多學(xué)科交叉，開展更深入的研究和綜合分析。本文結(jié)果可為殷卜辭月食的深入研究提供一定的參考。