太阳黑子观测：楚国天文学探索中的成果

太阳黑子是太阳表面上的黑色斑点。据现代天文学研究，黑子实际上是太阳大气层中温度较低的区域，其温度大约为4000℃，而周围光亮区域的温度则为6000℃。在明亮光球的衬托下，低温区域就会显得颜色发黑。黑子经常成对或者成群结伙地出现，且寿命长短不一，有的只能存在几天甚至几个小时，有的则可以存在好几个月。一般说来黑子越大，其寿命越长。

由于太阳光球的亮度过于耀眼，在一般情况下，人们是无法直接用肉眼观看太阳和发现太阳表面的黑子的。但在早晨和傍晚日出日落的时候，地平线上较厚的地球大气层会大大减弱日光的强度，人们用肉眼直接观看太阳，以至于发现太阳黑子就是完全可能的了。另外，在大雾弥漫或者风沙蔽天的天气里，人们亦可实现对黑子的肉眼观测。

我们的祖先大概在上古时期就已发现了黑子，这可从新石器时代的仰韶文化遗址出土的陶器绘画上得到证明。例如，在河南郑州大河村出土的彩陶残片（图2-7.1）上，那光芒四射的太阳画面的中央，明白地画有一个圆点，应该即是黑子的形象^[27] 。另外，大河村出土的陶片上，还有的绘着星宿（图2-7.2）、彗星（图2-7.3）等图案。这些图案，表现了当时当地居民对天文现象的浓厚兴趣。鉴于大河村遗址就在传说中的楚祖祝融的发祥地新郑附近，那么，其彩陶图案的绘制者是否有可能属于重视天文观测的祝融氏族的成员呢？值得研究。

图2-7　郑州大河村仰韶文化彩陶图案

图2-8　陕县庙底沟仰韶文化彩陶图案

图2-9　长沙马王堆汉墓帛画（局部摹本）

我们的祖先不仅很早就发现了太阳黑子，同时也注意到黑子的不同形状。例如，河南陕县庙底沟的仰韶文化遗址出土的陶片上，所画的有三条腿的飞鸟图案（图2-8）^[28] ，很可能就是后世传说中的“日中三足乌”。例如，西汉文献《春秋纬·元命苞》云：“日中有三足乌。”《淮南子·精神训》云：“日中有踆乌。”高诱注云：“踆，犹蹲也，谓三足乌。”该传说在战国楚人中已有流传。如，屈原《天问》云：“羿焉彃日？乌焉解羽？”王逸注云：“尧命羿仰射十日，中其九日，日中九乌皆死，坠其羽翼。”“三足乌”当是太阳黑子的形象。古人之所以如此描述黑子，说明当时可能见到了较大的黑子群。关于日中之乌为何是三条腿的问题，东汉张衡《灵宪》的解释是：“日者，阳精之宗，积而成鸟，象乌而有三趾。阳之类，其数奇。”这种根据阴阳学说所作的解释，恐怕并不能代表上古先民们的认识。比较可能的原因是，上古先民当时所见到的黑子群的形象正如一只有三条腿的鸟。因为，古代“日中乌”的形象也有两条腿的。如，长沙马王堆一号汉墓帛画上的太阳中间，画的就是一只两足乌（图2-9）^[29] 。

我国古代对太阳黑子的描述，还有其他多种。如，《周易·丰卦》云“日中见斗”“日中见沫”；《开元占经》卷六引石氏曰“日中有立人之象”，引《荆州占》曰“日中有黑气，大如桃李者”；《册府元龟》卷二十二记曰“汉文帝十五年，日中有王字”，等等。

另外，古代对黑子的观测，在汉字的构成上也表现出来了。如，甲骨文是象形文字，其许多字的构成体现了当时人们对实际事物的观察和认识。如甲骨文中的“日”字，就有、、、、等多种写法，每种写法的中央都少不了的“·”“｜”“—”等笔画，除了可能出自人们对太阳黑子的观察以外，似乎很难再作其他解释。“日”字在楚简和楚帛书中都类作，其构成原因亦应该如此。(www.xing528.com)

在殷墟卜辞中，有一些关于“日戠”“日又（有）戠”的记载。如：

壬子卜，贞：日戠于甲寅？（《佚存》384）

辛巳贞：日又戠，其告于父丁？（《后编》上29.6）

陈梦家认为“戠”读“志”，“乃指日中黑气或黑子……则殷代已有日斑的记录”^[30] 。郭沫若则认为，“‘戠’与‘食’音同，盖言日蚀之事”（《粹编》55）。陈、郭二人的认识可能都是正确的。即殷人很可能把日食和黑子视为同一性质的现象，因而将“日戠”既用来表示“日食”，又用来表示“日斑”，其用法类似于战国秦汉时的术语“日斗”。本章“日食观测”一节曾经指出，“日斗”是用来表示日食现象的。其实，古人也用“日斗”来表示黑子现象。如，《开元占经》卷六引“黄帝占”曰：

凡日斗，以日中三足乌见为正日斗也，常以日出、食时候；若三足乌不见者，不为斗也。

又引“京氏”曰：

日斗，常以日出至食时以斗，斗后乌见六十日，王者亡地；若乌不见，不为斗。

文中的“日斗”是以“日中乌见”为标准，表明它也是指的黑子现象。如此，则马王堆帛书《天文气象杂占》所记的“日斗”，很可能也与黑子现象有关。

我国古代关于黑子成因的解释，除了“日斗”说以外，还有“星入日”的说法。如，帛书《天文气象杂占》云：“大星入日，日不光，邦当者灭亡。”不过，东汉以后，人们已经认识到，黑子是太阳自身发出的黑气。例如，王充《论衡·说日篇》指出，人们所见到的“日中三足乌”，实为“日气”。

在欧洲，人们由于受到古希腊哲学家亚里士多德（Aristotele，前384—前322 年）关于天体完美无缺的唯心思想的长期束缚，不相信太阳自身会出现黑子。他们虽然直到公元9 世纪才有关于黑子的记录留存下来，却认为这都是行星经过太阳圆面时产生的凌日现象，甚至在17世纪的意大利科学家伽利略（Galileo，1564—1642 年）发明望远镜以后，还有学者仍坚持这种观点。

由于我国不仅在新石器时代就发现了黑子，而且至迟从殷代起就把黑子的出现作为一种与人事有关的灾异现象加以占卜，所以，历代正史中的天文志、五行志，以及其他一些史志、星占著作都比较注意记载当时所见的各种黑子现象。据统计，从汉元帝永光元年（前43 年）起至民国七年（1918 年）止，我国共有230 多次黑子记录^[31] 。这些记录既有准确的日期，又有黑子的形状、大小、位置以至变化情况，等等。因此，我国古代不仅有世界公认的最早的黑子记录，而且在记录的数量和质量上也是首屈一指的。它们不仅是一份宝贵的文化遗产，而且对于现代科学研究来说也是十分有价值的。因为，黑子现象实际上是太阳内部活动的重要标志，当太阳活动加剧时，黑子的数目就会增多；当太阳活动减弱时，黑子的数目就会减少。通过对历史上太阳黑子观测资料的统计分析，如今人们已经得知，黑子数目的变化存在11 年、22 年和80 年三种周期，这也是太阳内部活动的三种周期。利用古代的黑子记录，还可以进行日地关系方面的研究。如，现代科学家竺可桢利用大量历史资料研究了我国古代气候变化和太阳活动之间的关系，发现凡是古代黑子记录多的世纪，也就是冬季奇寒天数多的世纪^[32] 。