傅科擺（西元1851年）

• 文／張之傑

日本位於東九時區，時間比我們早一小時，所以飛機降落東京，第一個動作就是將手錶撥快一小時。

我們 4 月 20 日在橫濱上船，當晚離開橫濱。23 日，《船內新聞》發佈調整時差的消息：「今晚臨睡前，或即將進入深夜 12 點時，請將手錶、時鐘調慢一小時。」這意味著我們進入東八時區了。

時區的劃分——和地球自轉有關，但各國不一定遵守

由於地球自轉，不同經度的國家，日出、日落的時間不同，這就是時差。在農業社會，世界各地各自訂定自己的時間。十九世紀隨著長途鐵路運輸的發展，有人提議劃分時區。1883 年，美國鐵路部門正式將美國東岸到西岸劃分為五個時區。1884 年召開的華盛頓國際經度會議，通過時區劃分，從此有了時區。

時區怎麼劃分呢？以通過英國格林威治天文台的經線（本初子午線）為零度，向東為東經，向西為西經，東西經於 180 度相遇。劃分時區時，從經線零度向東或向西，每十五度為一個時區，亦即相差一小時。從經線零度到 180 度，跨越十二個時區。我們台灣位於東八區，就是經線零度以東的第八個時區。

我們搭乘的郵輪 4 月 23 日抵達香港，30 日晨抵達新加坡，根據《船內新聞》，當天日出時間為 6 時 51 分，日出得好晚啊。查看新加坡所在的時區，位於東七區，可是我們並沒調慢一小時啊！5 月 2 日晨，抵達檳城，日出時間為 7 時 06 分，更晚了，依然沒調時間。這是怎麼回事？

原來各國的時間，並不一定遵照時區。舉例來說，中國大陸跨越五個時區，但全國都以北京時間（東八區）為準。新加坡位於東七區，馬來西亞也有一部份位於東七區，卻與北京時間一致。從世界時區圖來看，類似的情形還真不少呢。

缺了一天的報紙——跨過換日線，日子居然會憑空消失？

5 月 2 日夜晚 9 時許離開檳城。5 月 3 日《船內新聞》標頭下有一反白專欄：｢時差調整日」，今夜 12 時，將時鐘調慢一小時。早餐時桌上也放著提醒調整時差的標示。這是離開日本後第二次調整時差。由於一路往西，此後不時收到調整時差的通知。6 月 7 日船到紐約（位於西五區）時，已和台北時間（東八區）相差了整整十二個小時。

6 月 19 日，通過巴拿馬運河進入太平洋。27 日抵達復活節島。6 月 7 日抵達大溪地。一再調整時差自不在話下。7 月 10 日，《船內新聞》標頭下有一反白專欄：「因為跨越換日線，明日的日期將變更為 12 日。」11 日平空消失了！

這消失了的一天還有個小插曲。環球之旅 8 月 1 日結束，7 月 31 日整理《船內新聞》，預備返台後釘成一冊，怎麼找都找不到 7 月 11 日的。當我們找遍每一處可能的地方時，才猛然想起來，7 月 11 日因跨越換日線而消失了嘛，哪來的這天的《船內新聞》！

我們從東一路往西，所以跨越國際換日線增加一日。如果從西一路往東呢？跨越國際換日線就會減少一日。世界名著《環遊世界八十天》的最後翻盤，就是因為他們一路往東，跨越換日線時減少了一天。如果您沒看過這部世界名著，就讓我簡單的介紹一下吧。

一路向東，最終完成一場賭注：《環遊世界八十天》

英國有位名叫福克的紳士，家境富有，為某俱樂部會員。福克以兩萬英鎊與俱樂部同仁打賭，可在八十天內環遊世界，於是帶著法籍僕人帕斯巴德踏上征途。主僕二人從倫敦啟程，七天後到達蘇伊士運河，遇到英國刑警費克斯。費克斯認為福克與倫敦的一宗銀行劫案有關，於是緊隨福克主僕，並試圖阻撓他們的行程。

接著他們以十三天時間來到孟買，搭火車前往加爾各達，鐵路中斷了一段，福克買了一頭大象，穿越叢林時救出被迫殉夫的王妃娥妲。福克一行再次搭上火車，到達加爾各達全程耗時五天。從加爾各達啟航，十三天後到達香港。

費克斯見拘捕令遲遲未到，於是在碼頭附近酒館將帕斯巴德灌醉，並讓他吸鴉片，致使帕斯巴德昏睡三小時後，迷迷糊糊地被抬上船，因而未能通知主人船隻提早啟航的事。福克只好雇了艘快艇送他到上海，輾轉到了橫濱，花了他六天時間。

在日本，福克和帕斯巴德重逢，兩人帶著娥妲繼續上路，利用二十二天到達舊金山，再轉乘火車前往紐約。途中遇到野牛群擋路、印地安人搶劫火車，和印地安人槍戰時，帕斯巴德被俘。等到救出帕斯巴德，火車已經開走，只好雇用風帆雪橇，在雪原上又遇到狼群。一共花了七天才到達紐約。

然而從紐約到英國的船已開船，福克毅然搭上一艘開往法國波爾多的船，並強迫船主將船駛向利物浦。渡過英吉利海峽，抵達利物浦，卻被費克斯逮捕，扣押幾個小時後證實無罪開釋。

從利物浦搭火車回到倫敦，發覺已經超過時限，這時帕斯巴德卻發現他們提早一天回到倫敦，因為他們一路往東，越過國際換日線減少了一天。福克娶娥妲為妻，並贏得兩萬英鎊。

如果天空少了月亮？文學家應該會很難過，音樂家會少了創作的題材，沒有中秋節就少了月餅，也沒有烤肉。不過夜晚少了一個大光害，天文學家絕對會很高興！

如果沒有月亮，阿姆斯壯和另外 11 名阿波羅太空人也就無法登陸月球。人類少了探索月球的寶貴經驗，要直接踏上其他行星表面（例如火星），難度會高許多，甚至變得不可能！

沒有月亮就沒有月全食，哥倫布回不了家

月食是月球進入地球影子的現象，如果少了月球，月食自然不會發生。月全食發生時，月亮會變成紅色，血紅色的月全食看起來相當怪異，不知所以的人會心生恐懼，以為發生不好的事。

哥倫布一生中從歐洲航行到美洲四次，最後一次差點回不了歐洲，還好哥倫布的天文知識，讓他們順利回到歐洲。

這個故事發生在 1503 年 6 月 30 日，哥倫布抵達牙買加。牙買加的原住民一開始很歡迎歐洲來的客人，不過六個月後，哥倫布的水手跟原住民之間出現衝突，原住民不再提供食物給哥倫布一行人。少了食物的補給，哥倫布和他的水手可能會被困在牙買加，無法順利返回歐洲。

哥倫布從天文日曆上知道當地在 1504 年 2 月 29 日會發生月全食，所以他在月全食發生前就警告原住民，如果原住民再不提供食物，天上的神會生氣，把月亮變成紅色。

一開始半信半疑的原住民，看到天上的月亮變成紅色後，嚇得趕緊請哥倫布轉告天神，他們會再提供食物給哥倫布。哥倫布一行人就在月亮的神助攻下，解除危機。

沒有月亮，潮汐變小

地球上的潮起潮落主要是月球繞地球運行造成的，一般的情況下，各地的兩次潮汐週期會等於兩次月球東昇的時間間隔。

太陽也會影響地球的潮汐，不過對地球的潮汐力只有月球的 46%。如果沒有月球的話，造成地球潮起潮落就只剩下太陽，滿潮和乾潮的幅度就會變小。

月球對地球產生的潮汐，會讓地球愈轉愈慢。數十億年前，地球剛形成時，地球自轉的速度比現在快許多。因為月球的潮汐力，讓地球自轉的速度，漸漸變慢，慢到現在的一天 24 小時。如果沒有月球，地球的一天（自轉一天的時間）可能不到十小時！

少了月亮，地球左搖右晃

月球就像是走鋼索的人手上握的平衡桿，讓地球自轉軸保持穩定。如果少了月球這個平衡桿，地球自轉軸左搖右晃的幅度就會變大！

目前地球自轉軸相對於公轉平面的傾斜角是 23.4 度，這個傾角的變化幅度不大，大約在 22.1 度和 24.5 度之間。這樣傾角讓太陽直射地球的位置在北回歸線和南回歸線間移動，讓地球出現四季變化。

如果沒有月球，地球的自轉軸變動的幅度就會變大，自轉軸的變動會對我們有什麼樣的影響？假設兩個極端的例子，地球的自轉軸傾角是 0 度和 90 度。

如果地球傾角是 0度，太陽永遠直射赤道，地球上不會有北回和南回歸線，地球不再有四季變化。

如果地球傾角是 90 度，太陽直射的區域會從北極到南極，也就是北回歸線位在北緯 90 度（也就是北極點），而南回歸線在南緯 90 度（南極點）。這種情況下，地球四季變化會非常劇烈，北半球夏天時，北極不會結冰，溫度比現在還高，南半球冰凍的區域比現在還大，這種極端氣候絕對不利現在地球上生物的生存。

月球替地球擋下的那些子彈

用望遠鏡看月球，會發現月球上有許多坑洞，這些坑洞幾乎都是隕石撞擊後形成的隕石坑，表示月球在早期受到許多的撞擊。如果少了月球擋下這些隕石，這些隕石可能就會撞上地球。

隕石撞擊對地球的影響很大。6600 萬年前，一顆 10 公里左右的隕石撞擊地球，造成恐龍滅絕。恐龍滅絕後，哺乳類才能興起，人類才有機會出現在地球上。

那些沒有被月球擋下的隕石，如果撞上地球，可能會改變地球物種的演化，人類說不定就不會出現在地球！

最後，沒有月亮最大的好處，可能是不再有星期一！英文字 Monday 這個字是從月亮 Moon 來的，沒有月亮Moon 就不會有 Monday。沒有 Monday，就不再有憂鬱星期一（Monday blue）了！（鴕鳥心態無誤）

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？

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。

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。

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。

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。

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。