明代画家唐寅的《嫦娥奔月图》。嫦娥怀中抱着的是玉兔。 (图片由作者提供) |
为了纪念1969年7月20日人类第一次登月成功,每年的7月20日被定为“人类月球日”。
我国探月工程从2004年实施,十多年间取得了一次次重大跨越和一系列辉煌成就,今年4月,我国又启动探月工程四期,开启了月球探测的新征程。
自古以来,我国古人对月亮的研究和探索就从未停止过,不仅产生过嫦娥奔月,吴刚折桂、玉兔捣药等充满了浪漫想象的神话故事,更取得过许多科学的真知灼见和成就。
东汉王充提出大海的潮汐由月亮吸引力造成
中国人称早晨海水上涨为潮,黄昏上涨为汐,合称潮汐或海潮。在遥远的古代,我国先民发现,大海上的潮汐涨落,与月亮有着某种神秘的关系,许多古代诗人对此都有生动的描写。如唐代诗人张若虚在《春江花月夜》中,就写出了“春江潮水连海平,海上明月共潮生”的千古名句。
现存中国古籍最早对海洋潮汐现象做出科学解释的,是东汉著名学者王充。他在《论衡·书虚》中提出“涛之起也,随月盛衰”,也就是说潮汐的涨落是随着月亮的运动而发生的。
唐朝窦叔蒙所撰《海涛志》是中国现存最早的潮汐学专著,他明确提出“潮汐作涛,必符于月”的同步原理,根据月亮圆缺的变化进行推算,创制了高低潮时推算图。这个潮汐图表比现存欧洲最早的“伦敦桥涨潮时间表”(1213)要早400多年。
宋朝天文学家余靖曾到通州海门(今属上海)和广州武山(在今虎门附近)观测海水进退与月球运动的关系,根据实测形成了“月亮起潮论”,并将之写入《海潮图序》中:“潮之进退,海非增减,盖月之所临,则水往从之。”认为潮汐的涨退并不是因为海水有所增减,而是因为月亮的位置变化,影响了水的流向,《海潮图序》成为中国科技史上一篇极为重要的文献,英国科技史家李约瑟指出:“在十一世纪中,即在文艺复兴时期以前,他们(指中国)在潮汐理论方面一直比欧洲人先进得多。”
两千多年前的古人就知道月亮的光来自太阳
《周髀算经》是我国最为古老的数学专著,同时也是天文学著作,成书于大约公元前1世纪。这本书对月光有如下描述:“日者,阳之精,譬犹火光。月者,阴之精,譬犹水光。月含景,故月光生于日之所照,魄生于日之所蔽,当日则光盈,就日则明尽,月禀日光而成形兆,故云日兆月也,月光乃出,故成明月。”大意是说,日光如火,月光如水,月亮上面有景致(影子),因此月亮的光源自太阳光的反射,冲着太阳的一面是亮的,背着太阳的一面是暗的,太阳光的照射产生了月光,成为明月。从以上叙述可以看出,我们的祖先至少在两千多年前,就知道月亮不发光,反射的是太阳光。
清代《康熙字典》月部,对于月亮有如下记载:“月体无光,待日照而光生,半照即为弦,全照乃成望。”这段话的意思就是,月亮不发光,太阳照了之后才生出光来,照一半是弦月(半月),照全了就是望月(满月)。这一论断就源自周朝时的《周髀算经》。
以月亮运行周期编制阴历历法
我国古人还把对月亮的观察研究成果运用到阴历历法的编制中。阴历即按照月亮圆缺的变化来安排的历法,制定的朝代大约是在我国的夏朝。
我国古人有相当敏锐的观察力,他们注意到月亮每天都有不同的外貌,而且月亮外形的变化有着一定的顺序,总是由圆到缺,再由缺到圆。每月的初一是朔月日;初七、初八是上弦月;十五、十六或十七是满月,即望月日;二十二、二十三是下弦月;二十九是晦月等等。经过测算,月亮圆缺变化所需要的时间大约是30天,于是古人把第一次月圆到第二次月圆之间的时间定为一个月,以朔望月作为确定历月的基础,一年分为十二个历月。因为月亮在古代又称为太阴,所以这个历法称为阴历。
中国两千多年来依据天文学成就编制的历法,大致经过汉代的《太初历》、南朝祖冲之的《大明历》、元代郭守敬的《授时历》,明清吸收欧洲启蒙运动的天文历法,民国至今通用的以阳历为主、农历(阴阳历)为辅的历法。在制定这些历法的过程中,中国古代以月亮运行周期编制的历法,始终是历代历法编制的重要基础。
(作者为中国科普作家协会会员、北京作家协会会员)