人類一度認為天空是個龐大無比的圓頂,由最純粹的結晶體製成,白天的光亮使它現出藍色,晚上沒有光亮便只好現出黑色。這個黑色的圓頂在晚上裝飾著無數鮮明的、燦爛的點點,即是星星,固定在結晶體上,位置永不變更。
起初,人用詩和宗教的詞句來解釋星星。天上眾星的顯而易見的運動,給人追蹤了上萬年,然後才對它們的真正性質有所瞭解。自然界有一批事物首先引起人類思考維持生存以外的問題,星星必定是這批事物之一。上古的人,至少在某些時候,因為沉思瞑想著宇宙,而成為講故事的人、詩人和哲學家。
天文學給人尊為最古老的科學,實可當之而無愧,但它年代太悠久,很難追尋它最初是怎麼開頭的。最上古的同星星有關的宗教神話和含有詩意的寓言,每每以銳敏的觀察為根據,這些觀察簡直可以說是科學觀察。但是古人觀察到的天文方面的事實,常常受到歪曲,以滿足講故事的人或詩人的戲劇性想法。
今日許許多多的人雖然會談到古代的迷信,卻從來不知道星光閃爍的天空所加於人類心靈的整個影響有多麼深鉅。古時候的人坐在星光裏;我們卻坐在檯燈光裏。城市的灰塵和煙霧使燦爛的星光模糊了,街道兩旁的電燈泡的光亮蓋過了天上許多個太陽——不是白天的那個太陽——的光芒。我們之中有幾人知道星星真正是多麼燦爛的呢?我們忘了夜晚的天空,不知它的壯麗容色未受遮蔽時多麼輝煌。於是,我們在高山上滑雪或在海上過夜時,才看到這偉大的壯觀展現於眼前。那時候,我們大吃一驚,才知道壯麗的夜間景色始終都存在於天空裏。
原始的人是偉大的占星家。星空的燦爛輝煌是他們的生活中的親密而重要的部分。各地的人都把某些耀眼的星辰看作一個個集團,而想像著這些星座為各式各樣的人、神、動物以及日常見到的東西。由於星宿在幾千年的長期間裏只極細微地變更它們的形狀和相關的位置,渺小的人類覺得它們是永恆不變的,遙遠的,因而更加促進了人類詩意的和宗教性的想像。所以一切民族的民間傳說中都有星星變成的人物怎樣出現的寓言和神話,這是民間文學的偉大寶藏。用現代科學的眼光來研究這些神話,特別有趣味,因為許多寓言的情節透露了古人對於天文事實的銳敏觀察。
旋轉著的地球環繞太陽轉動時,帶著我們沿天空的球形舞台的內側進行。當然,我們不會覺察到自己的行星的這種永恆的運動;反而覺得整個天球似乎圍繞我們所在的地方,每天旋轉一次。但我們因一件事實而覺察到地球繞太陽而行的旅程的進展︰在每天晚上一定的時刻,滿天星斗總比前一天晚上同一時刻所處的位置稍微偏西點。因此,在一年的過程中,地球在天空整整兜了一個圈子。
地球在一條軸心上旋轉,這條軸心的兩端稱為兩極。(英文裏稱兩極為Poles,有「竿」的意思。)假如北極確實是條極長的竿,它似乎戳穿天上的圓頂。這條竿同圓頂相碰的一點,稱為天北極。逼近這一點,距離不到半度,有顆星,名叫北極星。北極星似乎始終靜止,而別的眾星由於地球在旋轉,看起來好像都圍繞它轉動。
這顆似乎站在天上永不移動的星,成為傳說的最佳題材。中國人認為北極星是天上的皇帝,坐在永不移動的寶座上,別的眾星都向它朝拜。(論語︰「為政以德,譬如北辰,居其所而眾星拱之。」)在另一個中國神話裏,北極星是智慧的女神,她登位於天上,變成了神,因為她畢生睿智,德行超卓。講求實用的腓尼基人是古代的勇敢航海家,他們首先認識北極星具有幫助航行的偉大價值;因為它的位置永不變更,始終指示北方的所在。腓尼基人稱北極星為目標、船的星或海的星。
事實上,北極星顯然是會運動的;它並非恰好停留於數學上推算出的天空裏的北極點上。它每天要兜一個小圈子,這圈子的直徑,大約兩倍於月球的圓盤形表面。
萬千年來,北極星同確切的北天極之間的距離慢慢變更,因為天極本身也在漂流著。這種漂流是由地球自己的運動所引起。地球彷彿一個緩緩旋轉的陀螺,自己在跳舞,這種跳動,名叫「歲差」。它是極為緩慢的運動;地球的北極在跳舞時幾乎要花兩萬六千年的功夫才兜得完一個整圈。但在這段期間,我們想像中的那根竿子卻在天空的圓頂上畫了一個大圈。那麼,很顯然,再過幾千年,北極星決不會在天上的北極附近。太約再過一萬一千五百年,地球的軸心將指向天琴座的織女星(即天琴座α星)。那時候,我們將有一顆特別燦爛的北極星,因為織女星是北方天空裏最明亮的星。
今日的北極星並不是將近四千年前在埃及建造金字塔的人所仰望的那顆北極星。那時候的人的古老故事裡所說的北極星,是天龍座的谷樞星。怪不得龍的形象在古代神話裏居於重要的甚至於支配性的地位。
有一批星座,在最著名的一些星的形象中要佔一席地位,說不定在最古老的一些星的形象中也要佔一席位,這批星座,位於黃道帶(又名獸帶)內。它們共計十二個,即白羊座、金牛座、雙子座、巨蟹座、獅子座、處女座、天秤座、天蠍座、人馬座、摩羯座、寶瓶座和雙魚座。這些星座形成一條寬廣的帶,環繞整個球形的天空。它們特別不同於其他一切星座,因為這個帶是太陽每年所走的外觀上的(不是真實的)路徑。太陽當然始終逗留在太陽系的中心,它在眾星前面的外觀上的運動,只是由地球每年繞太陽運行一圈而起。地球循著巨大的軌道進行時,我們射向太陽的視線漸漸移動,看起來就像是太陽本身在眾星之前漂流。我們看到黃道帶上位於太陽背後的星座,個個月不同;一年之中每個月各有一個星座。
月球和各行星的軌道,全都在地球軌道的平面附近。因此,我們從地球上望出去,這些天體也總是位於黃道帶上諸星座的前面。總之,黃道帶這個圈圈,是太陽、月亮和諸行星的主要公路,無怪乎黃道帶上的十二星座這麼著名了。
太陽既然在外觀上好像每年周遊黃道帶一次,黃道帶也就同四季的變化周期拉上了關係。黃道帶的各個星座標記所具有象徵意義,來自一年四季的周期。每年春天,我們看到太陽在白羊座和金牛座,這是豐饒多產的象徵。到夏天,太陽大肆發揮其炎威,我們見它走到獅子座。再過一個月,收穫的時節到了,我們看見處女手捧一顆明亮的星,名叫Spica(中國古代天文學稱它為角宿第一星,即天門星),在拉丁文裏,這個字的意思是「麥穗」。再往後,當地中海及其東面地區正是雨季的時候,太陽也走過幾個「水汪汪」的星座——犘羯座、寶瓶座和雙魚座。
太陽的外觀上的運動所走的路線——數學上推算而得的路線——通過黃道帶,成一大圓圈,跨過整個天空;它名叫黃道圈,簡稱黃道,其英文名稱為ecliptic,這個名稱事實上牽涉到「蝕」的現象,英文稱蝕為eclipse。古代的巴比倫人有個古老的傳說,談日蝕和月蝕的起源,也牽涉到著名的角色「天龍」。巴比倫人心目中的龍——名叫Tiamat(意為海洋、海水)——盤繞在黃道周圍。他恨太陽和月亮。當這兩盞天燈飄蕩到龍的身邊時,他就要想辦法吞掉它們,或用強有力的尾巴掃它們。但一年之中,他只有兩個時期能作這種舉動,而這兩個時期相隔六個月。在其餘一切時候,太陽和月亮都能避開這頭憤怒的獸。
這個傳說所根據的,是關於可能發生日月蝕的情況的大量精明觀察。月球的軌道以大約五度的角度同黃道圈——即太陽每年環繞天空而行的路線——傾斜。因此,太陽的軌道同月球的軌道好像兩個同心圓箍,互以稍許傾斜的角度相交。這兩個箍在遙遙相對的兩點上會合;月球的軌道有一半在黃道之上,另一半在黃道之下。兩個會合點叫做「月球交點」。
現在我們明白為甚麼月亮每月一次走到地球和太陽之間時,並不是常常會發生日蝕。從我們看來,月亮每每在太陽下邊或上邊經過。若要造成日蝕,卻必需太陽恰好處於交會點上,至少是靠近交會點,這樣,月球才能同它會合並遮蔽它。
地球的影子投在黃道的某一點上,剛好同太陽相對。月蝕只能發生在地球的影子投射於或接近於兩個交會點之一的時候。只有在那時候,月亮才會穿過地球的陰影行進,發生蝕的現象;此外一切時候,它都不會碰到這陰影。但太陽穿過兩個交會點之一而地球的陰影又恰好投在對面一個交會點上,這樣的情形每年只發生兩次。
知道這些事,才會明白Tiamat龍的傳說的含意。這條龍的頭正在一個交會點上,它的尾卻在另一個交會上。直到如今,月亮的兩個交會點,一個名叫「龍頭」,一個名為「龍尾」。這兩個數學上的點,居然各有記號,龍頭是「Ω」,龍尾是「∪」。在現代天體力學教科書上,還講到天龍Tiamat,而且有這樣的方程式:
K2 ∥ tan i Sin Ω
讀起來該是:「K2等於正切i乘龍頭的正弦」!
另一個古代傳說也牽涉到現代天文學家極感興味