古人是怎麼觀測天體的？過去和未來的天空會長的一樣嗎？——《關於夜空的 362 個問題》

編按：本文摘自《關於夜空的 362 個問題》，蒐集了英國最長壽科普節目《仰望星空》的觀眾提問。所有你對太空宇宙會有的疑問，都將在本書中為你解答。本節討論的是「過去和未來的天空」。

古文明如何準確測量星星的運動？

太陽、月球和星星的移動，在古代就已經為人所知，此外黃道帶上的那些星座也是最早被發現的。圖／pxhere

巴比倫人和蘇美人是世界上最古老的天文學家，他們在三千多年前居住於現在的阿拉伯地區。

太陽、月球和星星的移動，在古代就已經為人所知，此外黃道帶上的那些星座也是最早被發現的。當時的人可能已經知道，在不同的時間會看到不同的星星排列，但他們應該還不知道這是為什麼。這些文明是最早注意到天象變化的文明。他們可能注意到有些行星好像會在星星之間移動，特別是最亮的那顆：金星。當時也已經知道在夜晚或早上都看得到金星，蘇美人還發現了它的周期性。當然，他們並沒有因此思考到其他行星，而是聯想到神祇的活動。

巴比倫人知道各種不同的周期，主宰月相改變的周期就是其一；不過更重要的是日食和月食的周期。這些周期也流傳下來，到了在天文學方面非常有條理、邏輯的古希臘人手中。最令人震撼的天文事件自然是日食與月食。

最令人震撼的天文事件自然是日食與月食。圖／pexels

事實上，許多古代文明都對這種現象感到害怕。雖然因為太陽與月球在天空中的運動方式不同，日月食發生的時間間隔似乎並不規律，但其實大約是每十八年發生一次。這段時間被稱為沙羅周期，是太陽、地球、月球三者形成的幾何系統回到相同配置的時間。再加上地球的自轉，就必須使用三個沙羅周期來計算，所以是大約五十四年發生一次。這表示，如果你觀察到一次日食或月食，那麼在一萬九千七百五十六天（或是五十四年又一個月）之後，在地球上同一個地點就能再看到一次幾乎一模一樣的日食或月食。

古代天文學留下令人著迷的遺產之一，就是安提基瑟拉儀，大約是西元前一世紀或二世紀左右建造的。銅製的安提基瑟拉儀是一九○○年在希臘的安提基瑟拉島發現的，經過深入研究後，學界發現這是由大約三十個細心配置的鑲齒排列而成的儀器，用來預測太陽、月球、行星在任何一天的方位。

安提基瑟拉儀，大約是西元前一世紀或二世紀左右建造的。圖／wikipedia

製造者想必不知道太陽系的配置，因為這個儀器的設計是以地球為中心的模型為基礎，可是它對位置預測的準確度卻讓人驚訝。過去從來沒發現過類似的儀器；本質上而言，這是目前已知最古老的科學計算機。

至於星星本身的運動，在古代來說，是無法在某人的有生之年內測量出來的。古人很精細地測量了太陽在天空中的位置，所以能確定像是冬至、夏至這樣的至點以及春分、秋分的二分點時間。二分點出現在太陽通過天球赤道的時候，而有非常多的古代天文學家都會觀測太陽在天空中的位置。

地球自轉的歲差怎麼算？

西元前二世紀的希臘天文學家希巴克斯（Hipparchus）指出，和前人觀測到的結果相比，太陽在二分點的位置出現了相對性的改變，這個發現被稱為「分點歲差」。現在我們知道這是因為地軸相對於星星的移動所造成的，而這個發現成為了精密天文學的轉捩點。歐洲太空總署（ESA）的衛星伊巴谷（Hipparcos）就是利用這位天文學家姓名的發音，但是字母的拼法不同，因為其實這是「高度精密視差測量衛星」的縮寫。

伊巴谷是最早踏出第一步，排除地球是所有運動的中心的人。他觀察到太陽在全年中移動的速度會變化，而且計算出太陽中心的運動，一定會輕微地偏離地球。大約兩千年後，科學家才真的拋棄成見，推翻地球中心論，建立出地球以橢圓形軌道環繞太陽轉動的理論。

地球中心說。圖／wikipedia

巴比倫人和希臘人都是最早在天文學上跨出一大步的民族，他們會測量太陽、月球和行星的移動。兩千多年後，哥白尼、第谷，還有克卜勒才又往前邁了一大步，拋棄地球是宇宙中心的理論。我（諾斯）認為，我們現在即將跨出在天文學與宇宙學方面重大的第三步，開始了解宇宙的真實規模。

英國最適合看極光的地方是哪裡？

唯一一個算得上看得清楚的地方是蘇格蘭。一旦越過北方的邊界，極光就沒那麼少見了，不過也沒有像挪威北部或阿拉斯加那麼頻繁。重點是要到一個真的很暗的地方，而蘇格蘭有些地方還能滿足這個條件。

所以定期觀測是值得的，不過也得準備好可能要等好一段時間。如果你去到挪威北部像是特浪索這樣的地方，那麼你在一整年裡，除了永晝的日子以外，幾乎每個晚上都能看到極光。

在《仰望夜空》播出的期間裡，天空有些什麼改變？夜空中有沒有新的天體出現，或者有沒有星星或其他天體的位置、外觀發生了改變？

很顯然，就算是在比《仰望夜空》節目播出時間更長的期間裡，星星和行星都不會改變。我們的確有看到幾顆彗星，一、兩顆明亮的新星。除此之外，情況都沒什麼改變。

我在主持《仰望夜空》的期間看過最壯觀的景象，應該是海爾波普彗星，那真的很壯麗，而且有超過一年的時間都能用肉眼看到它。我想當它離開我們時，我們都很傷心。別難過，它四千年後還會回來！

當然有些行星總是在改變，尤其是木星和土星。木星的雲帶在過去幾年中一直出現強烈的變動，而土星上則發生了劇烈的風暴。相當值得持續關注。

圖／wikipedia

未來的觀星者會看到如我們現在所看到的北斗七星、獵戶座腰帶、老鷹星雲等這些星星的排列嗎？

根據我們目前的預測，未來不會有可偵測到的改變，但是當然如果是一萬年或是更久之後，這些星座一定會有改變。舉例來說，大熊座會扭曲，因為它的兩顆星（瑤光與天樞）在太空中是以與其他五顆相反的方向移動，遠離對方的。但是這些星星在太空中的移動實在太慢了，所以很難用肉眼看出來。

提醒你，一百萬年之後再回來，天空就會變得很不一樣。隨著時間過去，星座會因為星星的移動而變形，新的排列也會變得明顯。就連星雲也會隨著它們的中心出現氣體與塵埃生成的星星而改變，不過這個過程會需要幾百萬年的時間。

如果我們可以把時間快轉十億年，那時候的天空會是什麼樣子？會有多少星星不再存在？

如果快轉那麼長的時間，所有星座都會有非常大的改變，到時候我們已經認不出來那片天空了。除此之外，我們也無法辨識一些我們熟悉的星星，例如獵戶座的參宿七，到了那時候一定已經經歷了紅巨星的階段，也許在超新星的爆炸中死去。同樣的事也會發生在我們鄰近星系中的很多大質量的恆星上，不過也會有更多的恆星在天空中的其他位置出現。

如果把太陽系從銀河中拔出來，然後完整地放在太空中另外一個空曠的區域，我們會變好還是變糟？

這個嘛，我們會悲慘很多，因為我們只能看到自己太陽系的天體，對於星星會一無所知。事實上，我們的知識會被局限在很小的範圍內，有點像是去倫敦但只參觀維多利亞車站而已。一定要記得，天文學是最古老的科學之一，是古代文明不斷地重寫，增進我們對宇宙的了解的成果。

——本文摘自《關於夜空的 362 個問題：從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕，了解天文學的入門書》，2019 年 4 月，貓頭鷹出版。