極光

極光是一種絢麗多彩的高空物理現象,在古代西方,大約公元前六世紀已敘述過可以認為是極光的現象。他們有時無疑可以正確地辨認出這種天象,把它叫作"稀有景色"或天上的"裂縫",但在另一些時候卻將其與流星或彗星混為談,這種現象一直持續到十七世紀。中國古人也存在類似的情況,從他們對極光的命名來看,有些明顯地沿用了流星和彗星的名稱。

然而,中國人描述極光現象的重要形式並不在於此,他們更多地是運用赤光、金光、天赤、天開、天裂等直觀的形容來描述極光,或者使用"氣"來表達極光的種種特徵。由於極光是高空大氣受荷電粒子激發而產生的光,而赤氣就是發紅光的氣,紫氣就是發紫光的氣,因此,即使用今天的觀點看,這個術語也是比較科學的。至遲從西漢開始,"氣"的概念隨著時間的推移得到了愈來愈普遍的採用。

在古人看來,極光現象同彗星等其他奇異天象一樣是安危吉凶的徵兆,這使人不得不懷疑許多年代相當早的極光記錄的真實性,因為這些記錄總是與聖人降生或王朝覆滅聯絡在一起。可以考慮為中國最早的極光記錄的是見於古本《竹書紀年》的一條史料,它採用了以某種顏色的光來描述的形式。文雲：

周昭王末年,夜有五色光貫紫微,其年王南巡不返。

這是一次五色光貫穿紫微垣天區的壯觀景象,湊巧的是,在極光出現後不久,周昭王南征荊楚便葬身江底了。這次極光發生的年代目前尚不易準確確定,不過根據天文學和歷史學的研究,它大致出現在公元前十世紀中葉前後恐怕沒有問題。唯一使人不安的是,記載中出現了"紫微"二字,這似乎留有後人追述的痕跡。

發生於公元前193年的一次極光可能是最早的可靠記錄,《漢書・天文志》雲:

孝惠二年,天開東北,廣十餘丈,長二十餘丈。地動,陰有餘;天裂,陽不足。皆下盛彊將害上之變也。

但這次記錄卻遠不如漢文帝十四年(公元前166年)發生的一次極光的記錄生動。

《漢書・郊祀志》雲：

趙人新垣平以望氣見上,言"長安東北有神氣,成五色,若人冠冕焉"。

這段文字把極光出現的方位、顏色甚至極光的型別都說得一清二楚。中國古代的極光記錄在十八世紀以前大約有近三百次,而且直至十ー世紀它在數量上還是領先的。雖然古人對極光現象作了精彩的文字表述,但由於極光變幻複雜,因而促進人們不得不借助更為形象的彩色繪畫作品來記錄這類天象。

這種嘗試可能出現很早,但今天所能見到的卻是完成於十五世紀的一套圖集,其中描繪了各種各樣的所謂"氣"的現象，有些影象非常準確,以至於可以和現代的極光照片相比擬。由於一個人在一生中不可能看到所有型別的極光,因此這樣的圖集顯然反映了至少幾代人甚至更為悠久的觀測歷史。

極光的研究關係到太陽活動、地磁變化和高空大氣的研究等重要科學課題,1859年以後,人們開始認識到太陽黑子與極光的密切關係,這意味著對古代極光記錄的整理研究,有可能成為探討歷史上太陽活動、氣候變遷、地磁變化等自然規律的重要途徑。對於這些方面的研究,中國古代豐富的極光記錄是得天獨厚的。

天極包括天球的南、北兩極,然而在中國古人尚未觀測到南極附近的星空的時候,他們所講的天極當然只能是指天北極。天文學上的所謂天極,實際是指某一時期北天中央的不動點,這便是赤道北極,所有恆星都圍繞天極做週日運動。

儘管北極在歲差的作用下緩慢地圍繞黃極作圓周運動,但在人們未能了解歲差之前,北極則長期被認為是固定不變的定點。《呂氏春秋・有始》:"極星與天俱遊而天極不移。"這裡所說的天極實際就是天球北極。極星則是指距離天極最近的星,它可能剛好落到北極的極點上。如果北極的位置並沒有星,那麼人們就只能選擇最接近北極並且同時最具有天學意義的星作為極星。

從中國天文學早期注意象的觀測這一事實考慮,最初人們確定的極星應該是一組星,而不會是一顆星。而今天的天文考古學研究表明,北斗曾在上古相當長的時期內充當過極星。從天文觀測逐漸精確化的發展歷史分析,以北斗作為極星顯然與人們認識天極的工作具有密切的關係。北極事實上只是北天中央固守不動的假想點,它的位置無論如何都需要通過對極星的觀測才能判定。

北宋熙寧五年(1072年),沈括曾經利用窺管試圖找到真正的天極,他先用窺管望天,最初,他通過窺管中所能看到的星很快就移出了視野,於是他將窺管逐漸放大,直至使極星只在窺管中移動而不消失,這樣,真天極的位置便確定了下來。東漢蔡邕在其相關文獻中其實早已有過類似的天極觀測的記載。這個事實告訴我們,要想準確地確定北天之中的不動點,不借助相應的儀器是難以辦到的。這意味著在古人尚未發明可以幫助他們定準天極的儀器的時候,將真天極聚焦於一點的工作並不容易,最好的辦法莫過於將天極的位置放大,使它從一點擴大為一個區域,而這個區域的劃定只能通過當時最接近北極而且充當著授時主星的星來完成,這樣的星當然只能是北斗。

由於歲差的緣故,北斗的位置在公元前第四千紀前後距真天極的位置十分接近,其拱極運動在規劃著天極的同時,也理所當然地使其成為當時的極星。中國傳統天文學赤道座標系統的建立取決於對天球北極的認定,因此在一個龐大而複雜的天學體系中,對天極的觀測事實上居於首要的地位。古人認識天極與他們持續不斷的北斗觀測活動有著直接的聯絡,而觀測北斗其實是人們了解天極的唯一有效的手段。這個被北斗繞極運動所規劃出的位於北極正中的圓形天區,古人便名之日"璇現"。

璇璣在上古宇宙觀中被認為是以北極為中心並且中央凸聳的絕陰之地。