中国古代文献《竹书纪年》中，有一条关于“懿王元年天再旦于郑”的记载，这条记载被天文学家认为是当时在郑地发生的一次日出时的日全食。它所造成天亮后转黑并再次天亮的现象，使古人产生了“天再旦”的感觉。由于西周懿王在中国最早的确切纪年“共和元年”（公元前841年）之前四代，所以这次日食在夏商周断代工程“西周列王年代学研究”课题中就显得极为重要。如果搞清楚这次日食发生于中国古代的何时何地，懿王元年这个坚固的支点就可建立起来，同时还可依此点为基础验证此前、此后各王已推定的结果是否准确。如果文献记载不误，现代天文学完全有把握确切计算出西周时期的这次日食。“工程”启动后，这一研究任务由中国科学院陕西天文台、国家天文观测中心研究员刘次沅承担。

刘次沅，1948年生于四川，1949年在全国解放的隆隆炮声中，随在西北大学任经济系教授的父亲迁入西安。尽管父亲是经济学教授，家中摆放的也多是经济学方面的书籍，但少年时期的刘次沅却出乎家长意料地喜欢上了天文，并渐渐到了痴迷的程度。上初中时，他和几个志同道合的同学成立了一个天文爱好者小组，除了学习讨论书本上的天文知识外，还自己动手制作小型天文望远镜等观测仪器，用以观测天空日月星辰。这个时期，他很渴望长大以后能做一个像伽利略、张衡那样伟大的天文学家。然而，天有不测风云，一场全国性的“上山下乡”运动使他的美好憧憬濒临破灭。1968年，正读高中二年级的他和中国大多数同代人一样，放下书包，走出校园，加入了“上山下乡”行列。他在陕西扶风县法门寺公社劳动了三年之后，有幸被招工到陕西韩城煤矿当了一名钳工。就在这个时期，刘次沅久藏在心中的天文学家的梦想开始复活。他利用工作的便利条件，在劳动之余又开始制造高倍望远镜等天文仪器，并试着做一些简单的天象推算。20世纪60年代末，中科院上海天文台分出一部分，在陕西组建一个新的天文台，主要负责全国标准时间的制订。到了1974年7月，中国科学院召开了八省市科研单位座谈会，认为原来的科研部门都是关起门来搞科研，知识分子集中的地方土壤已经板结了，很难长出参天大树，结出有利于社会主义建设的硕果。因此，会议要求各科研单位都要抓住“开门办所”和“掺沙子改良土壤”这两个新生事物，以跟上时代发展的步伐。刚组建不久的陕西天文台也像其他科研单位一样，适时地提出了“开门办所”和“掺沙子”等口号。在课题研究上采取“以工人为主体，技术人员当参谋”；在机构编制上，将技术人员与工人混编，并从各工厂调有实践经验的工人到课题组“掺沙子”，以加大科技人员队伍中工人的比例，使板结的土壤变成疏松的沃土。

1969年，刘次沅（右一）在法门寺公社插队时与知青合影（刘次沅提供，下同）

就在这场特殊的“变革”中，刘次沅作为工农兵的代表，以“沙子”的身份从韩城煤矿调往陕西天文台，参加天体测量工作。由于刘次沅平时积累了一些天文知识，加之陕西天文台还有几位幸存的专家没有被彻底打翻在地，刘次沅边干边向专家请教，几年下来，渐渐成了天文台的骨干力量。如果说刘次沅以一粒“沙子”的身份进入陕西天文台是他的幸运和机遇，那么八年之后幸运之神再次垂青于他。他凭着多年的勤奋学习所积累的学术功底，于1981年考取了陕西天文台著名天文学家吴守贤的研究生，从此真正开始了作为一名天文学家的梦想之旅。

1974年，刘次沅在中星仪任观测员

当刘次沅在吴守贤的门下完成博士学业后，他开始转入天文学史的研究。因此前已有了十余年的天体测量经验，他在天文学史的研究中渐渐形成了以计算为主的专业特色，并将主攻方向放到研究推算中国古代天象记录的层面上来。夏商周断代工程启动后，他所承担的任务，正是他作为一名卓有成就的天文学家所具有的强项所在。

刘次沅在接受“懿王元年天再旦于郑”这一专题研究任务后，所做的第一件事，就是对文献资料和以往的研究情况进行梳理。

从已知的文献看，“懿王元年天再旦于郑”最早记载于河南汲冢出土的《竹书纪年》，但自从这部书失传后，就只能从其他书籍中辑出其中片言只语了。后人所看到的“天再旦”一条最早的来源，是唐代司天监官员、印度裔天文学家瞿昙悉达所著《开元占经》的引用。《开元占经》本是朝廷秘籍，严禁外传，到宋代已不为人所知，而明朝时又重现于世。其发现经过不可不谓传奇。明万历四十四年（公元1616年），挹玄道人程明善因极度喜好佛事，便不惜重金为一尊古佛重塑金身，想不到竟在古佛腹中发现了一部卷帙浩繁的古代典籍，这就是佚失已久的《开元占经》。此书引用了70余部古代星占学著作，保留了公元前4世纪以来天文观测的许多资料，《竹书纪年》所载的“懿王元年天再旦于郑”一事也保存其中。

尽管“天再旦”的记录来源如此周折、神秘，中国古代又不乏伪造天象的例证，但当今学术界似乎不怀疑它的真实性，其重要原因在于这样的记录历史上仅此一例。古人并不知道它的真正含义，没有伪造的动机，只是作为“存疑”流传下来。

《开元占经》卷三《天占·天裂》条（引自《四库全书》文渊阁本）

“天再旦”到底是一种什么现象，千百年来似乎没有人加以明晰研究，只是到了1944年，才由现代著名天文学家刘朝阳指出是一次日全食或环食所引起的天光变化：

此为日食之记录，历来学者初不甚加以注意。盖其所以再旦，必因先有再夜。据今所知，仅有日全食或环食之时，其中心带所掠过之地球上某一区域，可于大光明之瞬间，骤然黑暗，如黑夜之再临，鸟雀归林，鸡鸭归埘，大星灿然出现在天上。案日全食甚时，非举火几不能见什物。日食完了，光明重来，恍如再旦，此为一般人所普知。环食甚时，虽不如全食之暗，然其食时食后，一暗一明，时亦可令人有再旦之感。

刘朝阳对这次日食有了初步的认识后，经过多方面的研究推算，最后选定公元前926年3月21日的日环食为“懿王元年天再旦”的记录。尽管他的推算结果后来被学术界证明是错误的，但这个举动本身却引起了广泛的关注，并为这一问题的解决带来了曙光。继刘朝阳之后，又有许多科学家对这一问题进行了研究、推算，但都由于这样或那样的原因，其研究结果始终未能得到学术界的公认。

面对以上研究状况，刘次沅在分析后认为：研究带食而出前后的天光变化规律和人眼的感受，是确定“懿王元年天再旦”确切日期的重要一环。日食时太阳为月亮所掩，天光肯定会因而减弱，引起人们的注意。需要深入研究的是，日食究竟能否引起天再旦的感觉？什么样的日食能引起这种感觉？这就需要对此类现象做如下几个方面的考虑：（1）当食甚发生时太阳处在不同的地平高度；（2）不同的最大食分；（3）不同的天气状况。这是一个三维的问题。实际上对同一次日食在不同地点观测，就可以获得不同太阳高度和不同食分的前两维结果。如果各地点能有不同的天气，就可以获得这一天文学上称为“带食而出”现象的全面的三维结果。

除了以上对日食天光做理论性研究外，刘次沅同时感到做一次多地点的实际观测，观测日出前后日食所造成的天光变化，将有利于加深对这条天象记录的理解和研究。或许，实际观测便是解决这一问题的前提条件和重要环节。那么在什么时间、什么地点进行实际观测呢？难道真的还会有“天再旦”的现象出现？带着这些问题，刘次沅怀着试试看的心理开始利用计算机进行天文推算。或许是上苍的恩赐，计算结果表明，在日出前发生的日食，20世纪内在东亚的大陆地区唯一的一次机会在1997年3月9日，日出前能够看到全食的地区在中国新疆北部与哈萨克斯坦、蒙古及俄罗斯交界处。结果还表明，20世纪末之前的另外四次日食，其相应位置都在大洋中，陆地无法观察。按照夏商周断代工程原定要在1999年底完成的计划，发生于1997年3月9日的日全食，就是天赐的最好也是仅有的一次机会了。机不可失，时不再来，刘次沅经过反复权衡，决定赴新疆进行布点观测。

刘次沅与周晓陆（左一）在黄河沿线考察时留影

正当刘次沅即将启程时，他的一位好朋友周晓陆出现了。周晓陆是西北大学文博学院教授兼西北大学历史博物馆馆长，对历史、考古、天文学颇有研究。前些年，他在完成了一部关于古代著名的天文星经的研究专著《〈步天歌〉研究》后，准备请当代中国天文学史界的泰斗、时任中科院自然科学史所所长席泽宗院士指教并题写序跋。席先生闻讯后，告诉周晓陆不必舍近求远，陕西省就有一位天文学大家吴守贤先生，可请他出面指教和撰写序跋。当周晓陆找到时任中科院西安分院副院长的吴守贤后，因吴守贤正忙于一项课题的研究难于脱身，便向周晓陆推荐了自己的学生、天文学家刘次沅。于是，刘次沅和周晓陆渐渐成了朋友。当周晓陆得知刘次沅准备赴新疆做“天再旦”的实际观测时，两人便有了这样一场对话：

周：这个机会实在难得，我随你去。

刘：你跟我一块儿去？

周：是。去了后我能帮你做一些事情。

刘：那个地方对我们来说山高水远，去一趟相当辛苦。

周：相比较而言，我对那里的情况比你熟悉，因为我有许多学生在那个地区工作，这对我们的行动会有所帮助。

刘：你说得很有道理，可这个专题的经费极其有限，很难承担两个人的差旅活动费。

周：那……

刘：要不这样，你去，我在天文台留守，前后有个照应，或许对这项工作更有利。

周：也好。

两人商定后，经过一番周密的策划，周晓陆肩负着“天再旦”实际观测的学术使命，于1997年3月1日赶赴新疆乌鲁木齐，并通过各种渠道和新疆各地的科协、教委、中学、气象台等单位联系，请他们在预定的阿勒泰、富蕴、塔城、克拉玛依、博乐、霍城、伊宁、石河子、奎屯、阿克苏等北南一线近二十个地点，联络、组织群众和天文爱好者进行实际观测。与此同时，对观测中需要着重注意的日食过程、日出过程、天象变化（晴天和阴天的不同变化）、视亮度及人体的感受等问题，周晓陆给予了特别的强调和指导。当这一切安排妥当后，周晓陆于3月7日自乌鲁木齐亲赴新疆北部的塔城市，与塔城地区教委教研室主任、地理学家徐精华汇合，共同商讨、组织观测的具体事宜。

根据刘次沅、周晓陆的推算，对考察“天再旦”现象，塔城的地理位置与日食表现，对于日出前10分钟以上所发生日食食甚的条件，明显区别于北邻的阿勒泰地区，这里正处于能否发生“天再旦”的临界线上。故此，周晓陆才亲赴塔城组织观测。

在塔城地委和塔城市政府的协助下，“天再旦”天象观测中心设在塔城最高的一座建筑物——银翔大厦——的顶端平台，这座建筑物共十三层约四十五米高，而当地海拔高度约为五百米，其纬度远远高于北京、兰州、西安、南京等城市。因没有大工业污染，天象观测条件极尽人意。可以说，此次观测活动占尽了天时、地利、人和各种条件。但是塔城的早春正是西风带气旋活动频繁的时期，气象条件极不稳定，这个现状又不免让周晓陆等观测人员多了一份担心。果然，到了3月8日，天气突变，小雨夹雪笼罩了整个塔城，这使每一位观测人员心中都蒙上了一层阴影。按天气状况分析，如果雨雪不停，第二天，也就是3月9日黎明的观测效果将受到很大影响。就在大家为如此糟糕的天气忧心忡忡时，一个意想不到的奇迹发生了。到了3月8日北京时间23时，雨雪突然停歇，天空渐渐由阴转晴。到了3月9日凌晨4点，阴霾散尽，万里苍穹露出了清晰的面容。此刻，海尔—波普彗星正横斜于东北天际，其离子尾与尘埃尾皆明晰可辨；猎户座、仙女座、飞马座、天鹅座恰似一盏盏耀眼的银灯，横挂在西南天际，火星的光亮灿烂夺目。已云集于银翔大厦顶端平台、由多民族组成的观测人员，在格外明亮的北极星、北斗星的映照之下，面对无垠的苍穹和璀璨的星光，久悬的心怦然落下，一时欢声雷动。

塔城的代表性建筑塞提喀玛勒清真寺宣礼塔

据周晓陆的观察记录：从3月9日晨7点25分开始，东方天际露出了淡淡的青玉痕，到8点左右，阵风从对面吹来，观测人员普遍感到寒气袭人。此时东边天际开始发亮并吐出鱼肚白。自8点10分始，观测人员已经能在熹微的光亮中辨认彼此面目了。在银翔大厦观测中心、塔城市二工乡烈士陵园观测点、塔城市一中操场观测点等处的观测人员，开始用照相机、摄像机拍摄不断变化的天象。

塔城人民在观察“天再旦”天象

8点10分之后，天空开始由晴转少云，东方的地平线处云量增大，由暗红色渐渐转变成淡淡的铁红色，并从低处慢慢浸染到云层顶端。此时，东风达到了4—5级，明亮的星星逐渐隐没于晨曦之中。8点20分左右，曾耀眼夺目的海尔—波普彗星也隐去了，晨曦的光越来越明亮。8点30分左右，东方地平线之下，突然太阳的光线喷射而出，如同根根赤柱和条条红色的丝缕布向天顶，大块大块的鱼鳞状、瓦片状的云层，由鲜红转为橘红色。正当注视着东方地平线与天顶的人们感到眼前的朝霞似乎十分腼腆，远未达到应有的热烈与炽亮之时，天空又明显地开始变暗了。

太阳跃出地平线

8点35分，黎明时的朝晖竟转换成夕阳沉没的晚霞，太阳射出的光线在渐渐收敛，刚才橘红色的云裙变成血红色，接着又慢慢深染为铁灰色。天顶淡淡的红意也在逐渐消退，稍现白色的西边天际也暗了下来。8点38分，已隐没的海尔—波普彗星忽然再现于东北天际，并呈喷射状以匕首般的光芒刺破天穹。彗星的高度呈40度左右，周围许多亮星相伴而行。观测者在寒风凛冽的清晨，面对持续了两分多钟的彗星突刺，不免产生了一种惶惑、恐怖的感觉。

彗星光芒刺破天穹

从8点45分起，东方天际的云霞又渐渐由红转黄，天顶由暗变亮，所有的星星都隐没于朝晖之中。8点53分，太阳带食跃出，在约60公里之外的地平线上，映衬出起伏的山峦那优美的曲线。太阳的左下方，带着明显被掩的月影，恰似一弯红亮的新月散发出金色的光芒，凹凸不平的山影轮廓在光照中若隐若现，宛如海面上浮现的海市蜃楼。9点35分，残缺的太阳已全部复圆，温暖的阳光普照大地，整个塔城和周边山野田畴在阳光的照耀中分外壮观美丽。至此，“天再旦”的天象观测圆满结束。特别值得庆幸和回味的是，就在大家分别撤离观测现场之后，塔城地区天气再一次由晴转阴，接着天幕合拢，下起了纷纷扬扬的鹅毛大雪，整个塔城浸染在白色苍茫之中。

苍天有情，苍天有性，苍天诸公以绝妙的安排和盛情，使观测人员在两次雨雪之间短暂的空隙中，对近三千年来的一个天象公案做了破解。这一切不能不令人欣喜异常，叹为举世奇观。

太阳再度跃出云海

“天再旦”在新疆观测获得圆满成功的消息，随着一道道电波传往西安、北京和世界各地，当时有三百多家中外媒体对这一成果做了报道，在海内外引起了巨大反响。

之后，刘次沅和返回西安的周晓陆陆续收到了新疆天山南北各个观测点发送来的观测汇报。经过整理分析，获得了极具价值的天文观测资料。

阿勒泰：

市区内，由于东方有山。不能看到日出和日食，天气晴朗。

贾新跃，干部，观测点在五楼楼顶。8点40分，天刚亮，有一点点雾。8点42分，天色突然暗下来，有一种阴森森的感觉。8点46分，整个天空又开始明朗起来。当时因被山阻挡，没有看见太阳。

富蕴：

贺德清等七人，教师，中学生。在城西高地，海拔900米，东方为阿尔泰山。8点，天露曙光，银灰色变成粉黄色。8点41分，太阳未出，东边天空起雾而西边天较亮，慢慢地东边由灰而暗，由暗而黑，黑的部分越来越大，有“云横秦岭”之感，观察者仿佛进入混沌溟濛的世界。天变黑大约3分钟，然后黑暗部分之上浸出淡淡黄光。8点50分突然见到太阳从山后爬出，左边食入。8点54分拍照。强调食甚在8点55分至9时（与预报不同）。太阳逐渐复圆在9点38分，食进很快，退出很慢。

守候在陕西天文台骊山观测站的刘次沅

乌鲁木齐：

刘振宏，医生。南山观测站，市区东南70公里。特别晴。8点尚可见彗星和火星。日出前东方天空暗红色。8点35分见到太阳，被食90%。8点30分后，天空亮度不再增加。8点45分以后迅速增加，天顶测光显示8点25分至8点32分亮度不增加。

王传波，工人。目视感觉天亮前无异常。天顶测光显示8点25分至8点35分亮度不增加，此后迅速上升。

陕西临潼：

刘次沅。薄云但不影响太阳成像。食甚前几乎可以直视太阳，食甚前后大约五分钟时间，在楼上向北室内，明显感到光线变暗。测光显示天光减弱1/2。

根据各地观测结果，刘次沅、周晓陆进一步研究认为：当年刘朝阳的推测是很有道理的，以日出前后的日食天象（再结合如地貌、气象等因素），来破解“天再旦”这段历史记载，可能是最巧妙也是最佳的方法。

通过在塔城的观测可知，“天再旦”现象以食甚0.97，食甚时与日出时约14分钟的时差，造成了黎明时分突然产生了“落日余晖，晚霞绚烂”，然后再度天亮的感觉。日出前后发生日食（大食甚偏食、全食），以往几乎没有报道，而此次的观测者却亲身感受了。除直接观测者之外，据周晓陆调查的情况，其他人以及各种动物几乎没有反应，绝不像太阳升出之后日食（全食、环食）的景象。如果没有预报，没有带着任务专门观测，这种发生在早晨的天文事件可能不会为人们所知。

周晓陆实测得到的太阳地平高度与天光亮度的关系

刘次沅通过计算得视到亮的度日食过程天光

中国古代有史官观察并记录天象的传统。商代甲骨卜辞证实，这一传统当时已经形成，商代卜辞中已经确认了日月食记录。综合各方面的情况，刘次沅认为，在周初时，王者身边就有史官（巫卜）随侍，注意观察天象和气象，并进行卜祭与记载。自然，他们对日月食、风云之类的现象是熟悉的（当时或许不能预报日月食）。就天色突然变暗这一现象而言，食分很大的日食、沙尘暴、很浓厚的乌云、遮天蔽日的蝗虫等现象都可能引起。对一个专事观察天象的史官，因计时报时的需要，看到了东方旦—再暮—再旦的景象，但并未看到日食或带食而出（商周时代日月食现象人们已不陌生），于是，这位天官带着不解与迷惑，忠实地记下了“天再旦”这三个字。或许，对阴云掩盖或山岭遮蔽的日食，“天再旦”便是一种最合理的解释。这一点，在阿勒泰所进行的实地观察中已做出了最好的说明。正如刘次沅所言，“对于一个注意观察天空而又未得到日食预报的人，这一现象的确是震撼人心的”。

历代天象记录，极少有人言及观测地点，因为这些记录来自史官。而史官随侍王的左右，其地点自然是在京城。据今本《竹书纪年》记载，周王朝诸王，自穆王以下居大郑宫。因为当时天子不在京城，所以史官在记下天象以后，特别注明地点在“郑”，这个特殊的记录，使后来的研究者增加了对该事件的信任度。

由以上分析，刘次沅认为，“天再旦”的记载是西周懿王的史官在随王居住郑地时，早晨例行观察天象（尤其是东边日出方向）时发现的。当时“天再旦”现象不是很强烈，普通人即使发现，也不会引起太大的震动。但是对每天专职观察日出的史官来讲，这样明显的异象，足以引起他的惊恐，继而报告天子，载诸史册了。

根据刘次沅的解释和计算，可以确知文献中记载的“懿王元年天再旦”事件是发生于日出之际的一次日全食，这是对历史上天文名词“天再旦”的又一次可靠的诠释。这次日食发生的时间为公元前899年4月21日早晨，观测地点在陕西凤翔大郑宫。刘次沅通过天象记录对历史年代“懿王元年”即公元前899年的准确推算，把历史上的帝王纪年年号与公元纪年年号对应起来，从而形成了整个夏商周断代工程中唯一的一个精确到年、月、日、时、分的时间概念和支撑点。这项成果的重大意义，除了成果本身对“工程”年代推定的价值外，同时也是一项科学研究方法的重大突破。

留守在临潼的刘次沅通过理论计算得到的公元前1000—前840年，中国地区“天再旦”现象分布图

华县地图（左）与凤翔县地图（右）

继刘次沅观测推算的这一结果问世之后，在此之前所拟定的关于“工程”所列的推定西周王年的七个支点的研究全部完成。

当然，有了以上七个支点，并不意味着“工程”中整个西周列王年代研究的终结。按照此前的课题设置，以上的研究成果还需要金文历谱的验证与支持。同有字甲骨的14C测年一样，将金文历谱应用于年代学的研究，也是中国的一大特色。