基于現(xiàn)代天文行星歷表的殷卜辭月食記載研究*

馬利華，韓延本，喬琪源，孫希宗

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

我國是世界上天文學發(fā)展最早的國家之一，早在3 000多年前就有可考的關于星象的文字記載。這些古代天象記載不僅對歷史研究和古代天文學研究有重要價值，在現(xiàn)代天文學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)過幾代學者近百年的努力，已確認在殷卜辭中記錄了5次有紀日干支的月食記載。中外學者對這些月食的發(fā)生年代做了推算和論證，有30多種不盡相同的結論[2]。結合新的殷墟甲骨分期，歷史學家和考古學家研究認為，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和地球科學及其他相關學科領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、深空導航和行星際探測等方面得到較為廣泛的應用。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學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)為基礎的世界時(Universal Time, UT)與地球動力學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時的可觀測情況[6-8]。文[7]綜合古代的若干天象記載，并設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分別標出初虧、食既、食甚、生光和復圓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?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?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?shù)厝章鋾r間16: 58)，公元前1201年7月12日月食的復圓時間最晚為1: 13(當?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

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次紀日月食的有關參數(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果。當然，年代學研究需要天文學、歷史學、考古學乃至同位素測年等多學科交叉，開展更深入的研究和綜合分析。本文結果可為殷卜辭月食的深入研究提供一定的參考。