「伽利略卫星」真的是伽利略最早发现的吗?


正好为写上一篇文章查资料时,

如何看待土星超越木星,成为太阳系的「卫星之王」??

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和 @尞祡 君一起整理了一下这个话题,所以刚好可以详细探讨一下。

木星的四颗最早是谁先发现的,这个其实是有争议的,比如有研究认为Simon Mayer早于伽利略10天发现了木星卫星。但至少我们能确定,随著望远镜的发明,伽利略确实在1610年看到了四颗木星最大的卫星。

也就是说,最晚到1610年,人类已经发现木星有四颗卫星了

木星的四颗最大的卫星:木卫一Io、木卫二Europa、木卫三Ganymede、木卫四Callisto,如今也被称为「伽利略卫星」。它们与木星的距离没有按照比例。来源:维基

但是呢,从地球上看木卫,尤其是木卫三和木卫四其实算是挺容易的,天文摄影爱好者们借助望远镜很容易就能拍到——因为这俩货实在是太大了,木卫三的直径是月球的约1.5倍,比水星还要大不少,木卫四小一点,也和水星差不多大了

月球、木卫四和地球的相对大小。来源:维基

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一个很自然的想法是:天上这么大一东西,在望远镜出现之前有人看到过么?

席泽宗院士在1981年曾提出,早在伽利略发现木卫的两千年前,我国战国时的天文学家甘德就可能看到过木卫,如果是的话,那么最可能看到的应当是木卫三 [1]。

唐代瞿昙悉达编的《开元占经》一书里,卷23 引《岁星占》中有这么一段:

「 甘氏曰:单阏之岁,摄提格在卯,岁星在子,与媭女、虚、危晨出夕入,其状甚大有光,若有小赤星附于其侧,是谓同盟。」

这话什么意思呢?

单阏(dān è)是卯年的别称,《尔雅·释天》里说「太岁在卯曰单阏」。

木星是「岁星」,而这个「太岁」则是古人假想出来的一颗和木星整体运行方向相反的天体,也叫「岁阴」(对应的,木星就是「岁阳」)。虚拟的好处就是轨道可以假设得特别理想,不像木星运行太乱,还有逆行,而虚拟的「太岁」就不存在这些问题了,完全是匀速运行的。

那么「太岁在卯」又是什么意思呢?就是卯年的意思。这颗假想中的「岁阴」星自东向西每十二年运行一周天,每年行经一个星次。于是,通过星次把一周天划分成的十二个方位来代表不同的年份,「岁阴」运行到某星次范围,就用「岁在某」来纪年,这个「某」,用的是十二地支:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。

明朝制作的星图局部,将天球等分为十二星次,配以十二地支。来源:《崇祯历书》

除了用「岁在某」这种表达呢,也可以用专门的十二个对应的岁名,即:困敦、赤奋若、摄提格、单阏、执徐、大荒落、敦牂、协洽、涒滩、作噩、阉茂、大渊献。

也就是说:「单阏之岁」=「太岁在卯」=「卯年」

那接下来,「摄提格在卯」又是啥意思呢?按照岁名的对应,摄提格对应寅,所以是寅年么?也不是。

「摄提格」是个超级多义词,既可以做岁阴在寅之年对应岁名,有时也可以指「岁阴」,还有的时候可以指「岁阳」(木星),所以…emmm到底是什么意思必须要看语境…

按照上下文,「单阏之岁,摄提格在卯」,这里的「摄提格」必须只能表示岁阴,所以两句完全是一个意思,即:「单阏之岁」=「摄提格在卯」=「岁阴在卯」。那摄提格啥时候指寅年呢?小时候课本里《离骚》开头「摄提贞于孟陬兮, 惟庚寅吾以降」,这里的摄提即是指寅年,也就是「摄提格那年(寅年)的正月,在庚寅这一天我(屈原)出生了。」

好了,现在知道「岁阴」的位置了,其实也就知道「岁阳」(岁星/木星)的位置了,因为两个是相反的嘛!岁阴在卯的时候,岁星就在子位…于是就是后面一句话了…「单阏之岁,摄提格在卯,岁星在子」前三句说的都是一个意思orz

看到这里真的觉得古人脑子不太清爽废话还挺多…

不过也是亏的这么多重复的信息,才能让现代的我们方便确认古人有没有写错东西呀。

那子位又对应哪个方向呢?书里告诉我们,对应的是「媭女、虚、危」三个星宿的位置,也就是再后面一句,「与媭女、虚、危晨出夕入」——此时的木星和媭女、虚、危三个星宿一起,早晨出来晚上落下。

咦?所以前四句都是一个意思么?

是,也不是。

天干地支对应的方位其实并不是永远不变的,而是会受岁差的影响——也就是说,两千年前子位对应的星宿,和现在对应的星宿其实是不同的。所以「岁星在子,与媭女、虚、危晨出夕入」这句话其实是信息量满满的,它告诉了我们两千年前的星宿方位。

好了,现在连起来看《开元占经》里这句话呢,大致意思就是说时值卯年,木星在子位,位于女、虚、危三宿附近,看起来又大又亮,而且似乎有个小的红色星星依附在木星近旁,这样的现象叫做「同盟」

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那…这个「红色小星星」可能是木卫么?首先要看看大小和亮度允不允许。

木卫三和木卫四都很大,木卫三冲时的角距离有5′51″,木卫四冲时的角距离有10′18″,这两颗星也都很亮,木卫三冲时的平均视星等有4.6,木卫四冲时的平均视星等有5.6——都在肉眼能看到的极限之内(60″张角、视星等6)。

也就是说,不考虑其他条件的话,肉眼看到木卫三和木卫四是完全可能的

问题出在——木星太亮了…

木星的亮度在-1.4到-2.5视星等左右(每级星等之间亮度相差2.512倍,也就是说木星最弱时候的亮度也是木卫三的250多倍),在绝大多数情况下,肉眼是很难在明亮的木星周围找到木卫的——只有少数情况下,也就是木星和木卫离得够远,而且从地球看去角度也刚好合适(即木星和木卫角距够大),且木卫足够亮的时候,肉眼是有可能看到的。

事实上,我们推算甘德所说的时点应当在公元前364年的夏天,那时看木卫的角度似乎也是合适的,是地球人相对容易看到木卫的时节。

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于是问题又可以简化成:实际上人眼真的有可能看到木卫么?

北京天文馆做过模拟观测实验[2]。取木星星等-2.0,卫星星等5.5,结果显示,当卫星距离木星5′角距时,视力好的人开始可以看见。

1981年5月27日模拟人眼观测到的木星和木星卫星。来源:参考文献[2]

事实上,在席泽宗院士1981年提出这一观点的同年,很多天文爱好者们为了验证而做了很多试验[3]。但因为城市光污染的原因,大部分人其实是看不到的(当然咯,现在人的视力其实也不咋滴了)。

但到了1981年3月中旬(木星冲前半个月),在河北兴隆县山区,选择了空气好、远离城市灯光、晴朗无月的环境之后的一次试验里,8位不同年龄、但视力良好的参试者均表示看到了木卫三,尤其是视力好的中学生,甚至可以看到更小的木卫一。不过由于当时的观测时机不适合观测木卫四,所以均没有看到木卫四,但根据木卫四的大小和亮度来推测,也应当是可以看到的。

1981年3月10日0时~1时30分和3月11日0时~1时30分,8位参试者对木卫的观测结果。来源:参考文献[3]

(第一位初中小盆友视力是真的好啊!)

此外,这些观测者们肉眼看到的木卫三颜色也和甘德描述的颜色吻合,确实是「小赤星」。

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当然,由于没有更多的轨道和描述信息,所以这也只能作为今人的一种推测。只是说,在古人记载的时点、以古人当时的观测条件和视力来看,两千多年前甘德描述的「小赤星」有一定的可能是木卫,尤其可能是最大最亮的木卫三

即使不是,古代的天文观测者们也完全有可能凭借肉眼观测到木卫。

席院士的文章里也提到了洪堡(1769-1859)曾记载过的的一个例子,说洪堡认识的一位裁缝年轻时就可以在无月的晴朗夜晚准确指出四个木卫的位置,后来年纪大了就辨认不了了。

只不过,望远镜问世前的人们并没有「卫星」的概念,即使真的看到过木卫,也并不知道那是卫星。

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当然,看过如何看待土星超越木星,成为太阳系的「卫星之王」? 的读者会发现,实际成文里完全没有体现上面这些有趣的情节。

嗯,只是想让你们看看,一篇科普文,不仅每个细节背后都是漫长繁琐的资料查询和交叉验证,而且还有99%的内容,最终因为篇幅和行文的需要而舍弃,没有体现在最终的文章里。

所以表总说我写文章慢了啦!哼!

最后

希望大家看完这个回答之后不要对自己的视力有盲目的乐观。

古人可不玩电脑手机ipad,那视力是真好。比不了比不了。

参考

[1] 席泽宗. (1981). 伽利略前二千年甘德对木卫的发现. 天体物理学报, 1 (2).

[2] 杨正宗, 蒋世仰, 郝象梁. (1982). 肉眼观测木卫的实验检验. 科学通报, 27(27), 928.

[3] 刘金沂. (1981). 木卫的肉眼观测. 自然杂志, 4(7), 538-539.

现在公认的是,除伽利略之外德国天文学家麦依耳也发现了四颗木星卫星,而且麦依耳发现的时间,恰比伽利略早10天。

现在这四颗卫星虽然叫做「伽利略卫星」,但它们的名字(伊奥、欧罗巴、加尼美德、卡里斯托)其实是麦依耳命名的。

不过,伽利略和麦依耳都是用望远镜发现这四颗卫星的。

中国战国时代有位天文学家甘德,写过《岁星经》和《天文星占》两本书,他的著作和另一位同时代的天文学家石申的著作合起来,就叫做《甘石星经》,初中历史课本上都学过的。当然,《甘石星经》早都失传了,只有后世的著作中零星地引用过他们著作中的几段话。

其中在唐代的《开元星经》中就有这样一段引文:「 甘氏曰:单阏之岁,摄提格在卯,岁星在子,与媭女、虚、危晨出夕入,其状甚大有光,若有小赤星附于其侧,是谓同盟」。

中国天文史学家席泽宗认为,这个附于木星旁边的小赤星,就是木卫三,所以甘德是第一个发现木卫三的人,比伽利略早了两千年。(席泽宗《伽利略前两千年甘德对木卫的发现》)

不过席泽宗的这个结论,貌似并没有得到国际上的公认。


观察到某一颗星星,和观察到某一颗星星是「卫星」是完全不同的含义。前者只要看到某颗星即可(无论这颗星是恒星,行星还是卫星),而后者则要确认某颗星是绕行星旋转的,两者的难度显然完全不同。对于欧洲人来说,伽利略发现木星卫星的意义则更加深刻。

在伽利略发现木星卫星之前,对于已经接受日心说,不再认为地球是宇宙中心的人来说,地球仍然保有另一个特殊之处:地球是唯一拥有卫星(即月球)的行星。而这一观念是在伽利略公布木星卫星之后被彻底打破的。从此地球彻底在茫茫宇宙中没有独特之处了。这也是伽利略的地位无法被取代的原因。


有啊,战国时期的齐国人甘德就用肉眼发现了木卫三。他和战国时期的魏国人石申共同创作了世界上迄今为止最古老最完整的星图。

自己百度下~就造了


木星土星火星金星经常可见,木星的卫星实在很难


应该有 比如马赛人 但他们怎么向别人证明呢 还是要等望远镜


可以来好好的整理一下下


废话,木星洋名叫朱庇特,就是宙斯的意思,它有个卫星叫赫拉,具体木卫几我忘了。你说用眼睛能看到不。然后火星对应战神,金星对应了耶纳斯,水星是赫尔墨斯。连这些儿子辈的都对应上了,赫拉这个妈妈辈的星星能等到望远镜发明出来才按到木星的卫星上吗。


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