木星觀測三千年

今天，木星又迎來了一年（多一點）一度的衝日。所謂衝日，是指地球軌道以外的太陽系天體與太陽黃經相差180°的現象，也指該現象發生的時刻。天體衝日前後是該天體最佳觀賞時刻，一方面此時天體與太陽距離最遠，當太陽落下夜晚到來時，衝日的天體正好升起，整夜可見；另一方面衝日時天體距離地球最近，天體看起來相比平時更亮。本次衝日前後木星亮度可以達到-2.9等，是前半夜夜空中最閃耀的存在。

​圖中最亮點爲木星丨Stellarium模擬

人類早在遠古時期就注意到了包括木星在內的五顆肉眼可見的行星，現存已知的木星觀測記錄，則最少可以追溯到三千年以前。趁着木星衝日，我們來回顧一下過去三千年間人類觀測木星的幾個瞬間。

前11世紀

「歲鼎」

1976年，陝西臨潼出土了一尊西周青銅器，又稱「利簋」。這尊銅器屬於一位名爲「利」的人士，他隨周武王參加伐紂戰爭，勝利後受到獎賞，於是鑄造這件銅器以記功並用來祭奠祖先。利簋內底部有一段銘文，共33字，前15字爲「武王徵商，唯甲子朝，歲鼎，克昏夙有商」。

利簋銘文丨Wikipedia

後世學者將這段話解釋爲武王伐紂之日爲甲子日，當天清晨可見「歲鼎」天象，即木星（歲）上中天（鼎）。根據「甲子日」、「歲鼎」這兩個天文元素，結合後世文獻，如《國語·周語下》中描述的武王伐紂時的一系列天象，我們可以利用現代天文學方法回推武王伐紂的日期。據《夏商周斷代工程報告》[1]，利用天文學方法可以把武王伐紂的年代限制在以下三個時間點：公元前1046年，公元前1044年，公元前1027年。

前4世紀

「若有小赤星附於其側」

甘德是戰國時期齊國（一說楚國）的天文官，著有《天文星佔》八卷，《歲星經》等，可惜皆已失傳。《史記》、《漢書》等正史有引述甘德的一些工作，唐代瞿曇悉達編撰的《開元佔經》中記載了一則關於甘德可能觀察到木星衛星的記錄。

甘氏曰：單閼（yān）之歲，攝提格在卯，歲星在子，與嬃（xū）女、虛、危晨出夕入，其狀甚大有光，若有小赤星附於其側，是謂同盟。

——《開元佔經》卷二十三

依照甘德所言，歲星與附於其側的「小赤星」是「同盟」。據席澤宗[2]考證，「同盟」一詞意味着甘德意識到歲星與小赤星並非兩顆不相干的星體，而是屬於一個系統。結合木星衛星的亮度與公轉軌道半徑，甘德很可能看到了木衛三或木衛四，觀測時間是公元前364年的夏天。

前2世紀

「歲星日行廿分」

20世紀70年代，中國考古學界在湖南長沙馬王堆漢墓中發現一幅帛書，內容與五大行星有關，命名爲《五星佔》。《五星佔》中包含了木星、土星和金星三顆行星的動態與行度記錄，時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《五星佔》局部︱茲基派德

在與木星有關的記錄中，帛書總結了木星在一個會合周期[3]內有365天可見，剩下約30天由於距離太陽過近不可見。帛書假定木星在天空中的運動是勻速的，並以它相對背景恆星運行一週的時間（12年）推算出木星的每日運行度數爲廿分（0.083°），運行一度（0.986°）所需時間12天，以及一年的總行度爲卅度百五分（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，見三【百六十五日而夕入西方，伏】卅日，三百九十五日而復出東方。【十二】歲一週天，廿四歲一與大【白】合營室。

——《五星佔》

帛書還給出了木星的精確會合周期爲395.4375日（凡三百九十五日百五分【日而復出東方】）。這應是帛書作者基於實際觀測與對木星運動的認識推算而得。作爲對比，木星會合周期的現代值爲398.88日。

4世紀

「歲星犯填星」

公元372年曾出現了一次木星和土星在天空中極爲接近的天象，太陽系最大的兩顆行星在天空中最近時相距不到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）。現代學者推算髮現這次木土極近也是過去2000年間最近的一次，而有意思的是中國古籍中正好有關於這一天象的記錄。

簡文鹹安二年正月己酉，歲星犯填星，在須女。

——《晉書·天文志》

鹹安是東晉簡文帝的年號，鹹安二年即公元372年，正月己酉即當年儒略曆3月6日，原記錄翻譯成現代文即公元372年3月6日，木星犯土星，在女宿。利用虛擬天文館模擬，東亞地區在公元372年3月6日清晨時可見木星與土星的距離約爲4角分，木星與土星的極近出現在當天晚上，此時兩星在地平線下。

372年木土合丨Stellarium模擬

17世紀

「有四顆星星在木星附近徘徊」

1610年，意大利著名科學家伽利略出版了一本名爲《星際信使》的小冊子，內容主要是他在使用自己製作的望遠鏡觀察星空後做出的一系列新發現以及相關討論——其中伽利略花費近三分之一的篇幅介紹和討論自己發現了木星的四顆衛星。從1610年1月7日到3月2日，伽利略詳實記錄下了每一個晴夜中木星以及四顆衛星的排布情況，並且繪製了圖示。

伽利略記錄木星衛星的原始稿件丨Wikipedia

在今年即1610年的1月7日，入夜後的第一小時，當我用望遠鏡察看天上星座時，木星出現在了視野裡。因爲我爲自己準備的是最高級的望遠鏡，我看到（由於其他儀器的功能較弱，此前沒有發生過）木星旁邊有三顆小星星，雖然很小但很亮。雖然當時我以爲它們位居恆星之列，但它們還是吸引了我，因爲它們看上去正好沿着一條直線排列，還與黃道平行，並且比其他同等大小的星星要更亮一些。

——《星際信使》

伽利略從最開始認爲木星旁邊的小星星是恆星，到持續觀測多天以後，逐漸意識到這些小星星都在圍繞木星運動。伽利略最後總結道：「就像繞着地球的月亮一樣，有四顆星星在木星附近徘徊，並且它們都隨着木星一起繞着太陽以12年的週期在一個大圓上運行」。

19世紀

「紅色斑點」

當我們使用望遠鏡觀察木星時，我們會很快注意到在木星表面有一個顯著的紅色橢圓斑點，這是木星南半球的一個橢圓形大環流旋渦，天文學家稱之爲「大紅斑」（Great Red Spot）。

朱諾號拍攝的大紅斑丨Wikipedia

關於木星表面有斑點的記錄最早可以追溯到1664年的英國學者羅伯特·胡克，然而胡克描述的斑點與現在的大紅斑似乎不在一個位置上。從1665年開始到1690年前後，意大利天文學家卡西尼曾在多次觀測記錄中提到木星表面的一處斑點，後來被稱爲「永恆之點」，按卡西尼的描述，這是一個暗紅色的斑點。在一幅1711年的油畫中，畫家多納託·克雷蒂（Donato Creti）描繪的木星上同樣有一個深色斑點。

油畫中的木星丨Wikipedia

接下來弔詭的事情出現了，從1713年開始到19世紀早期，似乎沒有天文學家再報告木星上的斑點，這其中包括活躍在18世紀下半葉，以觀測見長的兩位大拿——威廉·赫歇爾與約翰·施羅特。直到1831年，業餘玩天文的德國藥劑師海因裡希·施瓦貝在持續多次的觀測中注意到木星南半球有一個顯著的表面特徵，他稱爲「紅色斑點」（red spot），也就是如今我們所見的大紅斑。此後至今的大紅斑觀測記錄沒有再中斷過。

20世紀

「舒梅克-列維9號」

1993年3月24日晚上，在帕洛馬山天文臺觀測的美國天文學家尤金和卡羅琳·舒梅克夫婦（Eugene and Carolyn Shoemaker）和列維使用0.46m望遠鏡拍攝的一張照片中發現了一顆彗星，這是列維和舒梅克夫婦共同發現的第11顆彗星、第9顆週期性彗星。因此得名舒梅克-列維9號彗星（Comet Shoemaker–Levy 9，SL 9，D/1993 F2）。

哈勃空間望遠鏡拍攝到的舒梅克-列維9號彗星的21塊碎片丨Wikipedia

發現彗星後，人們很快注意到這顆彗星與衆不同，它不圍繞太陽公轉，而是繞着木星公轉。科學家推測它原是一顆繞日公轉的短周期彗星，後來被木星的引力俘獲。軌道計算顯示彗星曾於1992年7月7日與木星最近，距離小於木星的洛希極限，科學家相信這是使得彗星分裂的原因。進一步的計算表明彗星將於1994年再度靠近木星，這次與木星的最近距離僅爲4.5萬千米，小於木星的半徑，這意味着彗星會與木星撞擊。

彗星碎片撞擊木星動態圖（左側亮點）丨Wikipedia

1994年7月16日至22日這幾天時間裡，舒梅克-列維9號彗星的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直徑超過12000公里的黑點。

碎片G撞擊後木星表面的變化，左上圖是撞擊後約90分鐘由哈勃空間望遠鏡拍攝丨Wikipedia

感謝你能看到這裡。下一次擡頭看到木星時，希望你會回想起眼前這顆太陽系行星之王，也曾映照在諸多歷史人物的眼眸中。

參考&拓展

[1] 夏商周斷代工程專家組.夏商周斷代工程報告[M].科學出版社,2022.

[2] 席澤宗. 伽利略前二千年甘德對木衛的發現［J］. 天體物理學報, 1981, 1（2）:3—6.

[3] 太陽、地球和行星在空間中的相對位置重複一次的時間

[4] 一般認爲人眼的分辨極限是1角分

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