前阵子我们对做了一番前瞻，有一说一，这一个牛年并没有什么特别出彩的天象。但是如果回顾历史上的牛年，就可以发现有一些能够震撼人类一整年乃至影响人类文明进程的天象事件。后天牛年就要来临了，我决定带大家回眸过去，看看历史上的牛年都发生了哪些震撼世人的天象。
2009
可能是史上最牛的日全食
2009年7月22日的日全食可能是历史上最“牛”的日全食，一方面，这一次日全食月球完全遮住太阳的时长达到了6分38.9秒，为21世纪最长；另一方面，月球的影子横跨长江流域，经过大量人口稠密的地区，包括成渝城市群、长江中游城市群、长江三角洲城市群，使得本次日全食很可能成为有史以来最多人目击的日全食[1]。
2009年7月22日日全食全食带在中国境内经过的区域
图源 国家天文科学数据中心日食计算器
而与2009年相隔36年的另一个牛年日全食也有着相当的传奇色彩。1973年6月30日，一次日全食出现在非洲大陆的上空，在尼日尔境内，全食的时长超过了7分钟，这比2009年的日全食时间要更长，也是自1955年以来最长的日全食，下一次超过7分钟的日全食还要等到一百多年后的2150年。
1973年6月30日日全食全食带经过的区域
图源 国家天文科学数据中心日食计算器
理论上我们在地面能看到持续时间不超过7分半钟的日全食，不过在1973年6月30日，一群来自英国、美国、法国的科学家运用黑科技，看到了比这个理论值持久10倍的日全食。所谓的“黑科技”，其实是彼时问世不久的“协和号”超音速客机，协和号约2马赫的速度使得科学家得以化身当代夸父追逐月球的影子。最终飞机上的日全食持续了74分钟，是人类历史上单次观测到的时间最长的日全食。
1973年科学家使用协和号超音速客机在万米高空观测日食
图源 Arthur Gibson
2009年和1973年的牛年日全食都是比较少有的长时间日全食，这并不是巧合。2009年7月22日与1973年6月30日相隔约36年，合13171天，这个时间的一半是6585.5天。你没看错，这不就是我们在小学二年级学过的可以预测未来日食时间的沙罗周期[2]嘛。
2009年和1973年的日全食同属136日食沙罗食周[3]，同属这一食周的还有20世纪最长的日全食——发生在1955年6月20日，以及让爱因斯坦成功出圈的1919年5月29日日全食。
1997
这颗彗星震撼人类一整年
文章开头时我说历史上的牛年曾经出现过足以震撼人类一整年的天象事件，大家可能以为“震撼一整年”是虚指，其实就海尔-波普彗星来说，她在长达17个月的时间内都肉眼可见，technically震撼一整年。
这颗彗星的故事要从1995年的夏天说起。1995年7月22日晚，美国天文学家海尔（Alan Hale）和美国天文爱好者波普（Thomas Bopp）各自在人马座M70球状星团附近发现了一颗视直径约2‘的10.5等天体，他们先后向天文电报中央局（Central Bureau for Astronomical Telegrams）报告了这一发现。
1995年7月22日海尔-波普彗星在天空中的位置
Stellarirm 模拟
第二天，中央局确认这是一颗彗星，并将其命名为C/1995 O1，表示这是1995年7月下半月发现的第一颗彗星。两位报告者共享了这颗彗星的冠名权，由于海尔提交报告的时间稍早，因此他的名字排在了波普前面。
海尔（左）与波普（右）
图源 skyandtelescope.org
海尔-波普彗星被发现时距离太阳7.2天文单位，在所有通过目视发现的彗星中，海尔-波普是距离最远的一颗。有意思的是，早在1993年4月，赛丁泉天文台的麦克诺特（Robert McNaught）就曾经捕捉到海尔-波普彗星的身影，当时彗星仅有18等，距离太阳13天文单位，可惜麦克诺特没能抓住机会，不然彗星可以提前两年发现，麦克诺特也能成为少有的独立冠名两颗大彗星的传奇人物[4]。
彗星猎人麦克诺特
图源 abc.net.au
彗星在1996年夏天开始肉眼可见，到1997年1月初时，彗星亮度已经达到2.5等，彗尾的长度也有约2°。1997年3月9日，亚洲北部地区上演了一回彗星与日全食同现苍穹的奇景。这一次日全食在中国境内可见，中央电视台还完成了中国历史上首次日食电视直播。
1997年3月9日，彗星与日全食同现苍穹
图源 Shigemi Numazawa
彗星在3月22日过近地点，4月1日过近日点，此时彗星的亮度来到了负星等，迎来了她的高光时刻，彗尾跨度来到20°，在黑暗的环境下还能看到呈淡蓝色的离子尾。
海尔-波普彗星
图源 Wikipedia
过近日点以后彗星的亮度逐渐回落，到5月底时彗星已回落到2等，彗尾也逐渐消逝。到12月时，彗星已经不能用肉眼观察。此次回归海尔-波普彗星受到木星的引力摄动，轨道周期由约4000年缩短至约2500年，下一次回归预计会在公元4385年前后。
1769
18世纪的天文界圣杯之战
每个学科都有属于自己的终极追求（holy grail），破解暗物质的奥秘可以算是现代天文学的终极追求之一，而对于18世纪的天文学家而言，他们的终极追求之一是准确测量地球到太阳的距离。现在我们知道地球和太阳的平均距离大约是1个天文单位，而1个天文单位现在有了准确的数值——149597870700米，约合1.5亿千米。在二百多年前的18世纪，上百位天文学家需要齐心协力，利用相隔八年的罕见天象，才能获得这样的结果。这里的罕见天象，说的就是金星凌日。
金星凌日就是太阳、金星、地球连成一线，在地球上看到金星的剪影划过日面的现象
图源 NASA
金星凌日的罕见是那种很特别的罕见：如果你错过了一次金星凌日，不要紧，等上个八年，你还有机会再看一次。但如果你不走运连续错过了两次金星凌日，想再看到一次金星凌日，大概只能等到下辈子了。
金星凌日存在一个243年的周期，一个周期内会发生四次金星凌日
图源 Sky & Telescope
距离我们最近的一次金星凌日在2012年6月6日上演，再上一次则是2004年6月8日，两次相隔8年。下一次在地球上发生的金星凌日是2117年。这意味着此时此刻地球上最年轻的人类——也就是刚刚降生的婴儿——也得活到96岁才有机会看到下一次金星凌日。
2004年金星凌日出现时Google推出的首页涂鸦
图源 Google
言归正传，18世纪的天文学家希望利用金星凌日这一天象导出精确的日地距离，这种极富创意的想法最早可以追溯到17世纪的苏格兰数学家格里高利（James Gregory），他指出可以通过在地球上相隔遥远的两处同时观察水星凌日，利用三角学原理得出日地距离。稍后英格兰天文学家哈雷（Edmond Halley）将格里高利的想法付诸实践，发现利用水星凌日得到的结果并不理想，于是提出利用另一颗内行星，也就是金星的凌日现象，基于同样的原理再作尝试。哈雷早在18世纪初就详细阐述了他的设想，可惜他本人没能等来一次真正的金星凌日，于1742年驾鹤西去。
哈雷
图源 Wikipedia
虽然哈雷无法亲自参与到这一场追逐天文学圣杯的戏码当中，但是他的倡议得到了各国学者的积极响应。在1761年与1769年两次金星凌日观测中，各地观测者遭遇了各种各样的意外状况，不过两次观测下来仍然积累了足够数据，让天文学家得以揭开日地距离的神秘面纱——1771年，法国天文学家拉朗德（Jérôme Lalande）给出了日地距离为1.53±0.01亿千米的结果，同年英国天文学家霍恩斯比（Thomas Hornsby）给出他认为的日地距离数值为93726900英里，合1.508亿千米，两者在两位有效数字上与现代测量值一致。
库克船长以及查尔斯·格林所作的1769年金星凌日观测图
图源Wikipedia
1781
拓展太阳系版图的新天体
纵观历史，可能没有天文学家比赫歇尔（William Herschel）更懂音乐，大概也没有音乐家比赫歇尔更懂天文学[5]。这位跨界“懂王”从音乐界出道，后来迷上天文学，开始自制天文望远镜，凭借自身过硬的动手能力，他制造出的望远镜质量足以吊打当时的英国皇家天文台设备。
赫歇尔
图源 Wikipedia
1781年3月13日晚，赫歇尔在自家花园里拿着自己磨制的6.2英寸（约合16厘米）口径的反射望远镜，在金牛座ζ附近发现了一颗疑似彗星的云雾状天体。赫歇尔两次更换目镜，望远镜的放大倍率从最开始的227倍增加到460倍，再到932倍，只见视野中的天体也随着放大倍率的提升越来越大，这样就可以证实这至少不会是一颗恒星。
1781年3月天王星在天空中的位置
Stellarium模拟
赫歇尔随后向皇家学会报告自己发现了一颗彗星，其他天文学家获知消息并跟进观测后，开始认为这更可能是一颗行星。天文学家莱克塞尔（Anders Johan Lexell）率先计算出这颗天体的轨道接近正圆，这就大大降低了天体是彗星的可能性；波德（Johann Elert Bode）形容赫歇尔的发现好比是“在土星轨道外发现了一颗移动星体，看起来是一颗未知的类似行星的物体”。随后赫歇尔也很快接受了其他天文学家的意见，把新天体视作一颗行星。
赫歇尔发现天王星时使用的望远镜
图源 Wikipedia
发现这颗新行星对于赫歇尔来说可谓是名利双收——发现新行星的同年他就获得了科普利奖章并入选皇家学会会士，放在今天这就是荣获诺贝尔奖同时当选科学院院士的双响；此外他还从乔治三世国王那得到了一份每年200英镑的俸禄，这相当于赫歇尔是一位享有国务院特殊津贴待遇的专家，每年的津贴大约为20万元人民币[6]。
赫歇尔曾提议将新行星命名为“乔治之星”（Georgian Planet），这多少有些拍国王的马屁的嫌疑，自然也很难得到天文界的认可。学界最终选用了希腊神话中天空之神乌拉诺斯的名字来给新行星命名，即天王星。
旅行者2号拍摄的天王星
图源 NASA
随着天王星的发现，太阳系的行星数量由六颗增加至七颗，人们认识到土星远不是太阳系的边界，太阳系的范围也因此扩大了整整一倍（土星的轨道半径为10AU，天王星轨道半径接近20AU），对天王星轨道的计算和修正也为后来发现海王星埋下了伏笔。
1577
打破水晶球体系的大彗星
赫歇尔在曾一度认为他看到的新天体是一颗彗星，在历史上的牛年，除了1997年回归的海尔-波普彗星，的的确确出现了一颗在牛年发现并回归的彗星，这就是接下来要介绍的1577年大彗星。
这颗彗星目前公认的最早观测记录来自秘鲁，时间是1577年11月1日，记录显示此时的彗星如同月亮般闪耀，光芒可穿透云层。根据现代推算，彗星过近日点的日期为1577年10月27日，亮度最高时可达到-7等，与蛾眉月亮度相当。按照发现的时间，彗星编号为C/1577 V1，其中1577为年份，V1表示这是11月上半月发现的第一颗彗星。
1577年大彗星在天空中的位置变化
来源 Atlas of Great Comets
中国的正史中也有对这颗彗星的记载，据《明史·天文志》：“万历五年十月戊子（1577年11月14日），彗星见西南，苍白色，长数丈，气成白虹。由尾、箕越斗、牛逼女，经月而灭。”欧洲地区在11月上旬陆续有报告称在天空中出现了彗星。
布拉格上空的大彗星
图源 Jiřrí Jakubuv Dačický
丹麦天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）于11月13日傍晚首次目击到这颗大彗星，他随即用自己天文台的精密仪器对这颗彗星展开了长达两个半月的连续观测，持续追踪彗星的动态，一直到次年1月26日彗星完全不可见时才停止。
第谷这种行为在现代天文学家眼里是再正常不过的操作了，然而在第谷的年代，即便是他的同行们，大概也会对他这种废寝忘食的观测行为感到不解：彗星不就是正常的气象变化嘛，有啥好看的，还连续看两个多月？？？
因为按照亚里士多德的观点，彗星是属于月下世界发生在大气层中的现象。虽然亚氏是公元前四世纪生人，但这样的观点直到第谷的年代依旧是绝对的主流。然而第谷早就亚里士多德这套说辞抱有怀疑态度，这颗彗星的出现给了他一个极佳的实验契机。
第谷想要验证的东西非常简单，他想知道这颗彗星究竟离我们有多远，是不是真的如亚氏所言仅仅是一种月下世界的现象。第谷对两个半月的观测数据进行详细分析后发现，这颗彗星与我们至少相隔230个地球半径，相当于地球到月球距离的四倍。按照亚里士多德的理论，毫无疑问彗星是属于月上世界的物体而非大气现象。
随后第谷利用彗星进一步否定了水晶球宇宙体系。长期以来学者们一致认为宇宙天体的运动是由一层层嵌套的同心圆球驱动的，这些圆球虽是透明，但坚不可摧。这样一种思想，即便是哥白尼，也没有提出过异议。1577年出现的这颗大彗星，就如同他的外形所象征的扫帚一般，一边在太空穿梭，一边将水晶球体系扫进了故纸堆中。
水晶球宇宙体系
旧王已死，新王当立，没有了水晶球，天体的运行是靠什么驱动的呢？第谷自己也不确定。实际上，这要等百年之后的牛顿来提交一份精彩的答卷，这些就都是后话了。
参考&拓展
[1]本次日食恰逢长江流域的梅雨季，部分地区的日食观测因此受到程度不一的影响，如长三角的上海、南京等地就由于暴雨来袭无法顺利观测，仅能在食甚期间感受到天光变化。
[2]准确的沙罗周期为6585.3天
[3]相隔整数倍沙罗周期的一系列日食属于同一个沙罗食周
[4]另一颗彗星指C/2006 P1(McNaught)
[5]皇后乐队的Brian May大概是第二位
[6]https://www.measuringworth.com/calculators/ukcompare/result.php?year_source=1782&amount=200&year_result=2021