血月奇景 清代女科学家简陋实验找出“月食”之谜

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2021年5月26日晚上,恰逢“最大满月”,以及睽违多年的月全食天文奇景,尽管新冠病毒(COVID-19)肺炎仍于全世界流行,还是吸引大批民众在傍晚时出门观看“血月”绝景。不过在科学、天文仪器还未如今日发达的清代,有位女科学家,用简陋的器材找出月全食发生的原因。

“超级红月亮”于5月26日晚上登场,许多民众纷纷外出欣赏天文奇景。(新华社)

台气象局天文站主任郑俊岳解释:“每100年大约会出现200多次的月食,其中有些是月偏食、半影月食,月全食的机率只有3成,而月全食又适逢近地点的“最大满月”,这个机率连1成都不到。会呈现血月奇观,是因为所有的太阳光都被地球挡到了,而地球上的大气层可以折射波长较长的红光到月面上”。

今日大众对于月全食、满月之间的关系都觉得习以为常,但对于科学不如今日精确的清代,要找出两者间的关连可不是件容易的事。

清代曾有位女科学家对于天文有深刻的观察,金星上的一个陨石坑就是用她的名字来命名。这位女天文学家名为王贞仪(1768-1797年),字德卿,江苏上元(今南京)人。家里不是普通的书香门第,她的祖父王者辅(?-1779年,号惺斋)精通历算数术,并有许多相关藏书。

王贞仪为中国历史上少数的女性科学家之一。图为后世所绘的王贞仪像。(百度百科)

王贞仪在著作《岁差日至辨疑》自述为何喜欢天文历算:“贞仪幼侍先大父惺斋公,公细训以诸算法,既长,学历算,复读家藏诸历学善本十余种,潜心稽究十余年不少倦”。在科学书籍的熏陶下,王贞仪对自然天文研究有极大的兴趣。

她在天文学、数学、医学等学科都有深入的研究。不过在天文学方面,中国历代以来都相当重视天文观测与颁布历法的工作,但在“天人合一”、“天人感应”,把皇帝看作授命于天的“天子”等思想下,为了确保天命不移、江山永固、防止有心人“观天”窜位,历朝历代严禁民间学习、研究天文历算。

若有小老百姓想要“观天”,有很大的机率会面临牢狱之灾。故星象观测长久以来只为帝王所有,想要接触天文,那只有到钦天监当官才行。但明清两代皆重视历法,对于钦天监人员的提拔标准、要求都相当高。可以想见在当时,一般男性都不容易接触到天文历算,更何况身处闺阁之中的妇女。

王贞仪在书中也批评当时社会对妇女接触天文历算的偏见,但另一方面也呈现出清代“历算之学非闺阁中所宜习”的主流看法。尽管王贞仪广泛涉猎天文相关知识,并写下诸多著作,可惜今日仅存《星象图释》等十余篇著作。

为了厘清月食与满月之间的关系,王贞仪还制作一个简陋的实验:用圆桌当地球、梁上灯笼当太阳、圆桌旁放一个大圆屏镜当月亮。她反复调整三者的位置、角度,以及长期的月亮观测,终于找出月食与满月间的联系:“新月之时,月在日、地之间,地影蔽月,则生月食,故月食常在望。虽每月必有朔望,但不一定见月食,只有在黄道与白道交点附近,才有蚀象发生。她将得出的日月食形成之结论写成《月食解》,与现代天文学所说的原理完全一致。

但令人遗憾的是,这位热爱天文又能作诗写文、心怀“足行万里书万卷,常拟雄心似丈夫”的才女,于29岁时不幸因病离世。虽然王贞仪的一生短暂,但也让后世人们看到清代还有一位女性,不为闺阁所限、致力于天文之中。

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