歲星紀年
歲星紀年是中國古代天文體系中曾經使用過的一種紀年方式，它以歲星（即木星）在天球上的移動週期作為參考。木星繞太陽公轉一週大約需要12年，中國古代天文學家便將歲星運行過十二個星次作為一歲，稱為歲在某次/辰。這種紀年法將天赤道由西向東劃分為十二星次，歲星每年運行一星次。這十二個星次分別是：星紀、玄枵、娵訾、降婁、大樑、實沈、鶉首、鶉火、鶉尾、壽星、大火、析木。歲星由西向東運行，正與周天十二辰自東向西的分配相反。由於歲星實際運行週期為11.86年，每過85.7年，歲星實際所在星次便比推算出來的星次提前一次，稱為“超次”或“超辰”。西漢末年的劉歆發現超次問題，但他提出的歲星“百四十四歲一超次”與實際天象不相符。雖然如此，超次問題被提出後並未引起重視。西漢太初改歷對歲陰（太歲）的概念和作用產生了巨大的影響。歲陰是一個人為建立的假想天體太歲，它沿着周天十二辰順時運行。太歲的運行軌道與歲星相同，但方向相反，整個十二年繞天赤道運行一週。本來歲陰是用歲星與日同次的方法來定義的，此後便不再跟隨歲星超次而變動，形成穩定不變的連續循環序列，成為歲陰紀年法的基礎。天文觀測中實際觀測到的歲星存在超次現象，而天文觀測的星歲體系遭到廢棄（天文觀測的歲星會有超次現象）。後來因此形成了干支紀年。木星，又叫歲星，是太陽系中八大行星最大的那顆，按由內而外數是第五顆行星。木星屬於氣體大行星，同土星、天王星、海王星一樣，繞着太陽運行，平均距離太陽5.2天文單位，軌道週期11.86年。木星是地球夜晚看得見的第三亮的天體，僅次於月亮和金星。古人稱其為“歲星”，因為它的公轉週期大約12年，與地支在一個週期上差不太多，並由此產生了歲星紀年法：歲星出現的時候，古人會抬頭看天觀察它的位置，並用它來紀年。西方稱其為朱庇特（Jupiter），源自羅馬神話中的眾神之王，相當於希臘神話中的宙斯。木星的質量是地球的318倍，是整個太陽系中其他所有行星加起來的2.5倍，但只相當於太陽的千分之一，它也是太陽系中衞星數量第二多的行星（已知有95顆），同時也是自轉最快的行星（9.925小時）。木星有光環，但不容易看到，在地球上需要目前已知的最大望遠鏡才能觀測到木星環。木星表面有大小不一的風暴，其中最著名的風暴便是“大紅斑”。在希臘和羅馬文明中，木星被賦予了對應於他們主神宙斯和朱庇特的稱呼。國際天文學聯合會在1976年正式以Jupiter命名這顆行星，並以神祇的戀人、最愛和後代給木星的衞星命名。木星被認為是太陽系最古老的行星，這顆行星最初是一個固體核心，然後累積了自己的氣態外層大氣層，所以木星是在太陽星雲消散之前形成的。形成過程中，木星的質量不斷增加，以至於達到地球質量的20倍。這個不斷增長的行星在大約300萬至400萬年間達到了最終質量。根據“大遷徙假説”，木星最初形成太陽大約3.5天文單位的位置。隨着木星質量的不斷增加，它與繞太陽運行的氣體盤之間的相互作用以及與土星的軌道共振導致它向內遷移。之後，土星也向內遷移，且速度比木星快，直到兩顆行星在距太陽1.5天文單位處被捕獲為3:2平均運動共振。之後，兩顆行星開始向外移動，直至到達現在的位置。木星在內太陽系的遷移最終導致了內行星從廢墟中形成。木星是一個氣體大行星，主要由氣體和液體組成。它是太陽系中最大的行星，赤道直徑為142,984公里，體積是地球的1321倍，平均密度為1.326克/立方厘米，低於太陽系的所有類地行星。按質量計，木星的大氣層大約由76%的氫和24%的氦組成，但由於氦原子的質量大於氫分子，所以按體積計，木星的高層大氣層大約由90%的氫和10%的氦組成。大氣層中還含有微量的甲烷、水蒸氣、氨和硅基化合物，以及少量碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫和硫。最外層的大氣層有凍結的氨晶體。通過紅外線和紫外線測量，還發現了微量的苯和其他碳氫化合物。木星內部含有密度更大的物質，按質量計，大約有71%的氫、24%的氦和5%的其他元素。大氣的氫和氦的比例接近原始太陽星雲的理論成分。高層大氣中的氖含量只有百萬分之二十，大約是太陽中的十分之一。木星的氦丰度大概有太陽的80%，因為這些元素以富氦液滴的形式沉澱，並且存在於木星內部深處。根據光譜學，土星的成分被認為與木星很相似，但天王星和海王星的氫和氦含量相對較少，而在木星和土星中較少見的元素相對較多，包括氧、碳、氮和硫。這些行星被稱為冰巨行星，因為它們的大部分揮發性化合物都是固態的。木星的質量是地球的318倍，是太陽系其他行星質量總和的2.5倍。它的質量之大，導致太陽重心位於太陽表面上方，距太陽中心1.068個太陽半徑。木星的半徑大約是太陽半徑的十分之一，質量是太陽質量的千分之一，因為這兩個天體的密度相似。“木星質量”（MJ/MJup）通常用來描述其他天體質量的單位，特別是系外行星和棕矮星。例如，HD 209458 b的質量是0.69 MJ，而棕矮星Gliese 229 b的質量是60.4 MJ。理論模型表明，如果木星的質量增加40%以上，其內部就會被壓縮，即使物質數量增加，體積也會減小。但如果質量變化較小，半徑就不會明顯變化。因此，木星被認為具有與其行星組成和進化歷史所暗示的那樣大的直徑。如果隨着質量增加而進一步收縮的過程持續下去，恆星就會形成。即使木星的質量要達到大約75倍才能與氫融合並成為一顆恆星，但它的直徑可能已經足夠大，因為即使是最小的紅矮星的半徑可能也只比土星大一點。形成時，木星的温度高於現在，直徑大約是當前直徑的兩倍。之後，木星輻射的熱量比通過太陽輻射接收的熱量多。這引發了開爾文-亥姆霍茲過程，並收縮了內部，導致木星每年收縮大約1毫米。科學家針對木星形成有兩套理論：如果行星首先以固體形式吸積，它將由密度高的核心和向外延伸到行星半徑大約80%的液態金屬氫以及少量的氦的外圍層組成，而外部大氣層則由分子氫組成。或者，如果行星直接由氣態原行星盤塌陷，那它應該沒有核心，而是一個由密度從外圍到中心逐漸增高的流體（主要由分子和金屬氫）組成。朱諾號的數據表明，木星有一個混合到地幔中的彌散核心，延伸到木星半徑的30-50%，並且包含總質量有地球7-25倍的重元素。在外圍金屬氫層之外的是透明的內部氫大氣層，壓力和温度高於分子氫的臨界壓力1.3 MPa和臨界温度-240.2°C（33 K）。在這種狀態下，沒有明顯的液相和氣相，所以氫被認為處於超臨界流體狀態。從雲層向下延伸的氫氣和氦氣在更深的一層轉化為液體，可能類似於液態氫和其他超臨界流體的海洋。隨着深度的增加，氣體逐漸變得更加炎熱和稠密。氦和氖的雨狀液滴通過低層大氣向下沉澱，消耗了高層大氣中這些元素的丰度。計算表明，氦滴在60,000公里處與金屬氫分離，並在50,000公里處再次合併。據認為，天降鑽石正在發生，包括土星和冰巨行星天王星和海王星。木星內部的温度和壓力向內穩定增加，因為行星形成時產生的熱量只能通過對流逸散。在地表深度1巴（0.10兆帕）的大氣壓力水平上，温度大約是-108°C。超臨界氫逐漸由分子流體轉化為金屬流體的區域的壓力範圍分別為50-400吉帕，温度為4730-8130°C。木星稀釋核心的温度估計在19,700°C（20,000 K）左右，壓力大約在4,000吉帕。木星的大氣層是太陽系行星中最大的，跨越5,000公里以上的高度。木星的大氣層延伸到雲層以下3,000公里處。木星永遠覆蓋着氨晶體雲，可能還有硫化銨。雲位於大氣層的對流層頂，並且在不同緯度形成帶狀區域，稱為熱帶區域。這些區域分為淺層和深層，並且相互作用導致風暴和湍流的出現。在緯向急流中，每秒100米（360公里/小時）的風速是日常現象。據觀察，這些區域的寬度、顏色和強度每年都有變化，但它們仍然足夠穩定，以至於科學家可以給它們命名。雲層大約有50公里深，由至少兩層氨雲組成，頂部較薄和清澈，下層較厚。在木星大氣層中檢測到的閃電表明，氨雲下面可能有一層薄的水雲。這些放電的威力可能比地球閃電大一千倍。水雲假定是由內部上升的熱量驅動，並與地球雷暴一樣產生雷暴。朱諾號任務揭示了淺層閃電的存在，淺層閃電源自大氣中相對較高的氨水雲。這些放電攜帶被冰包裹的氨水泥漿“蘑菇團”，並落入大氣層深處。在木星的高層大氣中觀測到高層大氣閃電，還有持續大約1.4毫秒的明亮閃光。這些因為氫而呈現藍色或粉紅色的東西被稱為“elves”或“sprites”。木星雲層的橙色和棕色是因為由內部上升的化合物暴露在來自太陽的紫外線中，並改變了顏色。確切的組成仍然不清楚，但這些物質被認為由磷、硫或可能由烴組成。這些化合物被稱為髮色團，它們與下層温暖的雲層混合。當上升對流胞形成晶氨時，會形成淺色區域，並遮蓋了髮色團。木星有一個低轉軸傾角，使得兩極收到的太陽輻射比木星的赤道區域少。行星內部對流，將能量輸送到兩極，平衡雲層的温度。木星有一個著名的特徵，叫大紅斑，它是一個位於赤道以南22°的持續性反氣旋風暴。它在1831年就被確定存在，甚至在1665年就有記載。哈勃太空望遠鏡拍攝的照片顯示大紅斑附近還有兩個“紅斑”。通過直徑12釐米以上的地球望遠鏡可以觀測到大紅斑。風暴以逆時針旋轉，週期大約六天。風暴最高大約高出雲頂8公里。一些模型表明，風暴可能是穩定的，並且可能會永久存在於行星上。大紅斑比地球大，但自被發現以來，它的尺寸越來越小，在1800年代末長41,000公里，到了2015年只有大約16,500公里，並且每年減少930公里。朱諾號顯示，木星兩極有
歲星：中國古代天文學中的木星
歲星，即木星，在中國古代天文學中佔有重要地位。中國古代稱木星為歲星，意為運行週期長達十二年的星辰。古人發現歲星的運行週期與地球繞太陽公轉的週期相近，因此將歲星視為歲月之神，用以紀年和制定曆法。
歷史記載
歲星最早見於《尚書·舜典》：「協時月正日，同律度量衡。」其中「協時月正日」即指根據歲星的運行週期來制定曆法。
《史記·天官書》中記載：「歲星，熒惑之精也。其色黃，其體大，其所舍星，民富年豐。」其中「熒惑」即指火星，古人認為歲星與火星互為感應，歲星運行到火星所在宿度時，天下將有災難發生。
天文學觀測
古人通過觀測歲星的運行，發現其運行週期約為12年，並將歲星的運行軌跡劃分為28個宿度，稱為「歲星次」。古人認為，歲星運行到不同的宿度，對人間將產生不同的影響。
曆法制定
歲星的運行週期與地球繞太陽公轉的週期相近，因此古人利用歲星的運行週期來制定曆法。西漢劉歆創造了「三統曆」，結合了歲星與地球公轉的週期，制定出更加準確的曆法。
占星術
歲星在中國古代占星術中也佔有重要地位。古人認為歲星運行到不同的宿度，對人間將產生不同的影響。例如，歲星運行到「東井」宿度時，農業收成將會很好；運行到「奎」宿度時，則會有戰爭和災難。
神話傳説
在中國神話傳説中，歲星也被賦予了神格。古人認為歲星是主掌歲月和農事的星君，稱為「歲星君」。《淮南子·天文訓》中記載：「歲星君曰昭明，其色青，其御曰正駕，其佐曰右轉，其僕曰景從，其官曰歲官。」
表格：歲星在中國古代天文學中的主要信息
| 項目 | 信息 |
|---|---|
| 名稱 | 歲星 |
| 運行週期 | 約 12 年 |
| 宿度 | 28 個 |
| 占星術影響 | 與人間吉凶禍福相關 |
| 神話傳説 | 歲星君 |
| 曆法制定 | 用於紀年和制定曆法 |
| 歷史記載 | 《尚書·舜典》、《史記·天官書》等 |
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