月食来了，古人如何预报和应对？
今天晚上将出现难得一见的月全食奇观，本次月食预计初亏19时48分，食甚21时30分，我国全境均可见到。时光穿越一下，倘若让四百年前的明朝人使用大统历预报这次月食，结果将是初亏22时11分，食甚23时45分（北京地方时）。由于几百年来不断的误差积累，大统历的月食预报误差目前已经达到一个多小时。不过，如果预报当时的月食，精度可要比现在好的多。那么问题来了，古人是如何预报和应对月食的呢？
日食和月食都是很普遍的自然现象，但在中国古代传统中，它们却是极为凶险的天象。发生日食，说明帝王“失德”；发生月食，说明国家刑律混乱。为应对这些所谓的天变，皇帝必须采取措施，纠正自己的过失，即“日食修德，月食修刑”，否则就会遭到上天的惩罚。既然日月食如此凶险，其观测和预报在古代也就显得格外重要了。
中国是最早记录日月食的国家之一，甚至在商代甲骨卜辞中就有不少关于日食和月食的记录，此后历代也都有官方观察并记录日月食的传统。
商代牛骨上的月全食记录
1973年河南安阳小屯南地出土牛骨上刻有“壬寅贞月又戠”的文字，这是商代实际观测月食的记录。据推算，此次月全食出现在商王武乙时期，时间为公元前1173年7月2日。
古代发生日月食时，通常会有一套系统的救护活动，以此来攘灾拯救君王。从汉代时起，天文学家就能够借助于交食周期和日月位置的来简单地推算预报日月食发生的时刻。所以在日月食发生之前，人们就已经大致知道，以便提前应对。
虽然日月食的原理并不复杂，但由于太阳和月亮在天空的视运行速度并不均匀，所以日月食的预报在古代是一项极为复杂的问题。在汉代，人们通过计算，基本已经能够判断日月食发生在哪一天。到了唐代，日月食的预测误差已经在几个小时之内。到了元明时期，日月食的预测误差基本控制在一刻至两刻左右，清代的误差则进一步缩小到一刻以内，预报已经相当的精确了。
月食原理图
在明朝初期，开国皇帝朱元璋曾下令改革历法，一方面使用改良自元代授时历的大统历法，另一方面组织翻译西域的回回历法，这两种历法中都有明确计算日月食的方法。当时的日月食推算有着固定的程式和步骤，需要通过几十步严密地计算才能得出日月食发生的具体时刻和食分。
《大统历》推算宣德五年（1431年）闰十二月月食程式
到了明末，大统历和回回历法推算日月食的误差越来越大，于是在崇祯年间又开始了新的一轮历法改革。这次改历，在徐光启的主持下以及在来华传教士的协助下，开始尝试采用西方天文学，并且组织编撰了系统介绍当时西方天文学知识的《崇祯历书》。然而，在改历之初，中法和西法的日月食预报较量中，西法并没有取得明显的优势，以至于《崇祯历书》的编纂过程并非一帆风顺。直到崇祯十六年（1643年）八月崇祯皇帝才下令，“朔望日月食，如新法得再密合，着即改为大统历通行天下”。随后不久，明朝政权便告覆灭，历局上下苦心完成的新历最终让清朝坐享其成。
入清之后，服务于钦天监的传教士又在《崇祯历书》的基础上，多次试图完善新法。最终，历法的精度得到了一定的提升，但同时推算过程也愈加复杂。当时，日月食的计算不但是门技术活，也是门体力活，这项繁重的工作，甚至让传教士们心有余悸。如南怀仁在其《欧洲天文学》中就提到：“还有一项不轻松且带有危险性的工作，这就是计算日、月交食。因为这个庞大的帝国被划分成十七个行省，每一次日、月交食的预报都必须计算出不同地点的数据，汇总在一起就是厚厚的一大本”。此外，每次日月食的预测报告都必须提前六个月呈报给皇帝，以便这些推算结果能够及时地传到哪怕是最遥远的省份。
月食预测报告
这是钦天监负责人南怀仁向康熙皇帝进呈的月食预测报告，这份月食图中绘制了康熙十年二月月食北京及各省份的时刻和食分大小情况。
交食算式草稿
这是清代晚期交食算式草稿当中的一页，该页只是计算北京一处位置所需十几个大步骤当中的一个步骤。如果完整的推算一次日月食，甚至需要进行几百页这样的计算。
除了月食的推算和预测，关于月食的救护历朝也有相应的规定。例如顺治二年定制，发生月食时，需在中军都督府救护。康熙七年定制，月食救护改在太常寺衙门进行。月食发生时，由礼部派一名司官前往观象台，督同钦天监官员测验所食分秒，并由钦天监奏复占验结果。如果因为天气原因，月食无法观测，则不做占验，例如：
雍正十年十月十五日钦天监监正明图题观候月食本：
钦天监监正加太常寺正卿衔臣明图等谨题，为观候月食事。本年十月十五日己巳望月食分秒并初亏带食方位已经具题外。臣等会同礼部祠祭清吏司员外郎鄂善、主事傅元甡齐赴观象台，公同天文科该值五官灵台郎刘国安等，候得自寅初三刻六分至辰初一刻四分，俱阴云遮蔽，不得考测，例无占验。
雍正十一年四月十六日钦天监监正明图题观候月食本：
钦天监监正加太常寺正卿衔臣明图等谨题，为观候月食事。本年四月十六日丁卯望月食分秒时刻并起复方位已经具题外。臣等会同礼部祠祭清吏司员外郎七什、主事周人骥齐赴观象台，公同天文科该值五官灵台郎明伦等，候得丑初刻十三分左偏下初亏，寅初初刻三分食甚，寅正二刻七分下偏右复圆。
臣等谨按占书日：四月月食，魏国大旱；在心宿食，大臣有黜者；丁日食，年丰；月食后三日内，有雨则灾解。
雍正十年十月十五日月食图
雍正十一年四月十六日月食图
日月食救护期间，由礼部官员带领上香、跪拜，行三跪九叩救护礼，并作乐伐鼓。廷臣所行救护之礼，表面上为救日月，实则是象征救君。与此同时，帝王们也要做出谦逊的姿态，表现为不御正殿等。
虽然到了清代，皇帝们已然明确了日月食的成因，知道它们的发生其实有着“定数”，但日月食救护这一礼仪并未因此废止，反而得到继承并发展到规模空前的程度。
“月食救护”版画
这是十九世纪英国人绘制的一幅关于中国古代月食救护的版画，画中描绘了皇帝和大臣们使用望远镜观测月食，皇帝身后的大臣们通过跪拜来救护。
由于日月食整个过程从初亏至复圆的时间有时长达数个小时，当时许多官员由于不愿久跪，常常以有事为由不参加救护，清廷认为，“事关典礼，岂容亵越”，对托故不至和怠玩失仪的官员，照例议处。参加救护时，还要求官员按照吏、户、兵、刑、工五部列为五班，文武各衙门也各自分配附于五部，由礼部堂官各领一班祗跪。如果官员中确实有年老体弱者身体不支者，在救护进行当中则改为蹲坐，或者就近倚靠。待初亏行礼后，年老不能久跪者就可以退立，其余官员则继续轮替行礼。
作者：李亮 中科院自然科学史研究所副研究员