作者：〔英国〕罗伯特·包维尔（Robert Bauval，1948－）

《猎户座之谜·附录二　岁差》

　　对历史学家来说，岁差计算是帮助他们了解古代人的重要工具，古人的宗教常常基于对天空的观察，直指“天神”。在今天看来，这种行为就是我们常说的裸眼天文观测。这可以理解为古代人运用物理学、天文学知识修建大型建筑，包括一些寺庙和大量的陵墓，并且用这些具有象征性的建筑来表现天文排列以及其它现象。如果一座大型建筑的建筑特征被认为与某颗特定的恒星相对应，那么，通过计算岁差，就有可能计算出精确的建筑日期。同时通过“还原”当时的天文状况，不仅能达到身临其境的效果，还能得知这些通过特殊设计而成的建筑物所蕴含的宗教意义。

　　在电子科学计算器和电脑普及之前，不得不采用书写的方式计算岁差。这复杂且相当枯燥，包含球面几何学以及三角学的相关知识，要进行数个步骤的计算。举个例子，如果数颗恒星和日期同时需要计算的话，也许会耗上一整天。如今一部好的个人电脑就可以为我们解决这些难题。任何人对着一台电脑敲打几下键盘就能进行岁差计算，同时还能够看见一个模拟的天球。

　　但是，到底什么是岁差？

　　太阳和月亮会对地球产生引力，导致其在一个圆圈内产生“晃动”，称为岁差。理解岁差最简单的方法就是将地球想象成一个有着26000年的“晃动”周期的陀螺。贯穿其南北的轴线便因此进行着一个着力于地面，每26000年划一条近似圆形的弧线并回到原位的运动。岁差运动每半圈是13000年，之后这颗恒星会出现在岁差周期的反方向上，也就是说如果从岁差周期中的顶点（最高的赤纬）开始观测的话，那么13000年之后（或之前），它的位置将会处在周期中的最低点（最低的赤纬）。

　　岁差对子午线的影响最明显。以猎户座腰带三星为例，公元2550年它处于最高赤纬（－0.8°），相当靠近天赤道。公元前10450年，处于最低赤纬（－48°）。在金字塔时代，即公元前2500年，则位于赤纬－15°。

　　岁差周期的长度，每一次都会发生细微的变化。但是，大家普遍认为它的周期处在25800年到26000年之间。我们已经在《猎户座之谜》中选取了最有价值的26000年来进行论述。需要注意的事，这里有另一个更短暂却更复杂的运动——章动，其周期为18.6年，这意味着平稳的岁差运动每18.6年会出现一次“打嗝”。在对遥远时代的岁差计算中，由于无法确定其“打嗝”的确切时间，章动通常会被忽略掉。

　　当然，岁差和章动并不是恒星本身的真实移动，而是以地球作为参照物（见图26）产生的明显的相对运动。其实，所有的恒星本身也存在着严格意义上的运动，称为自行。它们在空间中移动时，一段指定的时间内，距离越近，其移动效果看起来就越明显。自行可以用赤纬和赤经相组合的角度变化来进行测量，图26中给出了天空中恒星的坐标。其中天狼星是最靠近地球的恒星之一，距离约8.4光年。角度变化是源于它的自行，每年约1.21弧秒。数千年来这个变化颇为引人注目，是进行岁差计算必须考虑的因素。从另一个角度来看，猎户座腰带三星距离地球非常远，大约1400光年，并且尚无自行记录。一些研究人员喜欢在进行较久远年代的计算时加入一些极微小的自行，最后的结果相差仅一弧分——这是肉眼无法识别的，在这样的例子中考虑自行现象没有太大的意义。

　　在考虑岁差对相对较近时间，例如50－100年之间的影响时，首先根据经验知道，太阳会与赤道（太阳的轨道）附近的恒星进行每年50.3弧秒的相对运动，100年的话大概就是1°23′，如果仔细观察，这个变化是很明显的。然而，并非所有的恒星都靠近赤道，所以这种经验不是放之四海皆准的，如果使用不当，岁差对赤纬的影响就会显得非常模糊。用数字来说明，需要用到这样一个公式：

　　赤经的改变（RA）＝3.07″＋1.34″ sinRA tand，赤纬的改变（d）＝20.0″ cosRA

　　（译者注：第一个公式中，tand中的d是赤纬）

　　如果要计算较长的时间，例如数千年，就必须使用一个更为严谨的计算方法，在《2000年天空目录》（Sky Catalogue 2000）中，记录了计算岁差的精确公式。三个辅助常量，A、B和C，通过指定初始时间（例如公元2000年）和最终时间来确定，如下：

　　A＝2305.647″ T＋0.302″ T2＋0.018″ T3

　　B＝A＋0.791″ T2

　　C＝2003.829″ T－0.426″ T2－0.042″ T3

　　首先要做的就是确定星体自行的位置，用（u）RA和（u）d来分别表示一年的赤经和赤纬，u的单位为弧秒。通常用（u）RA和（u）d分别乘上年数得到。如果公元2000年以前值为负数，2000年以后值为正数，（u）值则是从天文学资料中引入的星体自行值，其结果再加上（时间向前）或减去（时间向后）指定星体在公元2000年开始时的赤经和赤纬值。新的赤纬用d（o）来表示，RA用RA（o）来表示。这就是星体自行。下面是精确的岁差计算公式：

　　cosd（RA－B）＝cosdo sin［RA（o）＋A］

　　cosd cos［RA－B］＝cosC cosdo cos［RA（o）＋A］－sinC sind（o）

　　sind＝cosC sind（o）＋sinC cosd（o）cos［RA（o）＋A］

　　一部好的科学计算器就能很轻易地完成这些计算。我们已经知道，除了自行以外还有一些因素需要考虑，例如章动，以及一些视觉上的偏差，例如恒星视差以及光线在通过大气层的数个层面时所产生的折射，但在通常情况下这些都可以被忽略。因为它们的值没办法精确测定，可能会扭曲结果的准确性。比如，我们无法得知在某一个时期里大气层的密度和清晰程度，所以通常都会忽略掉这些因素，并假设章动、视觉偏差、折射等效应互相加减而最终抵消了。

　　悉尼大学的天文学家约翰·欧白尼研究发现，第六星（尼塔克）、第五星（尼兰）和第四星（敏塔克），在公元前2500年，被认为完全没有必要考虑其自行的影响，哪怕是假设一个很小的自行值，大概也就是65弧秒的样子，都被欧白尼博士认为是“不切实际的大”。章动和视差这样的短期影响也因为上述原因被忽略掉了。

　　对天狼星来说，每年－1.21弧秒的自行值在计算赤纬时是有必要考虑的。追溯到金字塔时代，这意味着在公元前2500年左右，天狼星有一个大约＋1°33″的旋转。

　　为了《猎户座之谜》这本书，我们还使用了天球3.5程序，它的精确性被普遍认同，在快速提供前后13000年之内指定年代某一个特定恒星的岁差视觉效果，并显示出赤纬、赤经、地平经度、角距以及星等的数值等诸多方面，都非常先进。然而，在自行值的计算中，星体的坐标必须手动调整。对天狼星来说，这么做是十分必要的，因为它的自行对计算影响较大。但是，将字母c（“大约”的意思）放在日期前面就意味着“大概”。原则上讲，岁差计算中离指定的时代越远，自行值的误差就越大。毫无疑问，有着更精密仪器的专业天文学家们，会在《猎户座之谜》所提供的日期里找到些许瑕疵。我们欢迎一切善意的修正和意见。但是我们必须知道，古埃及人的观测是基于肉眼和非常简陋的观测仪器完成的，用肉眼来感觉一个低于20弧分的变化并不是一件容易的事。普遍认为，古埃及人使用了一种被他们称为Maskhet的观测仪器，这是一个其中一端带有一个裂缝的木杆，这个裂缝被当作瞄准星体的视准仪。他们同时还使用了一种简单的铅垂线来检测垂直效果，通过这样的测量杆和铅垂线，可以测量出具有很高精确度的星体的中天角距，以及它们升起位置的地平经度，当然，误差在20弧分之内。那么，古埃及人能够观测到岁差现象吗？

　　我们已经知道猎户座第六星的岁差，是在天赤道以南约15°的位置，一个世纪当中改变了28弧分之多——表面尺寸与月球相似。埃及学家们都普遍认为对岁差的观测以及宗教理念将埃及金字塔的修筑日期提前了至少500年，甚至可能更多。这500年里，猎户座第六星的赤纬变化大概是2°16′，每一个世纪的变化大约是27′。对古埃及人来说，在注意到岁差现象所带来的一种相似的运动——指定的星体或星座以每一个世纪1°23′的角度顺着黄道朝太阳“东边”运动之后，要推算出一个星系或星体完整的26000年周期就并不是一件难事了。他们是否计算出了这个值尚有争议，但能确定的是，他们承认岁差是一个“周期”（有始有终），并在此后不断地提到过这样的一个周期。

　　埃及人究竟是在何时创立了第一套历法，目前还不得而知，但普遍认为，这套历法在金字塔时代之前就已经相当成熟了。在埃及人使用的历法体系中，一年被分为12个月，每个月由3个以10天为单位的小周期组成。也就是说一个月30天，一年36个10日周期，这样的360天构成了一年，然后再加上5个额外的日期，即闰日，它们被称为“一年之上的5日”。就是在这五天，内特斯（neters）和诸神出生，其中包括奥西里斯和伊希斯。我们由此得到一个信息，那就是360天组成的年通过诸神和365天组成的年联系在了一起。对他们而言，这个差异是诸神降世导致的。他们分别是努特的四个孩子，奥西里斯、伊希斯、塞特、纳菲西斯，以及奥西里斯和伊希斯的儿子，第五神何露斯。

　　宗教的说法是，诸神将一年的360天变为了365天。正如我们所知，这些神袛其实都是指的恒星。于是，我们不得不产生疑问，古代埃及人是否将太阳在黄道带上的圆周运动等分成了很多“度数”，如果是，这个“度数”就将由360个单位组成。事实上，埃及人将一年划分为12个30天的月份，刚好就是360。同时，他们将天空等分为36个由10天组成的“10日周期”，再一次得出了360这个数字。这表示他们曾通过将太阳的黄道轨道等分为360个单位或“度数”来确定一日。但实际上应该是365个单位，于是他们又通过增加“一年之上5日”的方式弥补了这个缺陷。