岳麓书社版《普通高中课程标准实验教科书》选修五《探索历史的奥秘》第三单元“中华文明起源探奥”第11课“探索三代”是一节多学科综合来开展历史研究的典型。其中提到，旨在探究中国上古年代的“夏商周断代工程”专家依据《竹书纪年》“懿王元年，天再旦于郑”的记载，利用天象规律考证出周懿王元年的确切纪年是公元前899年。随着科技的进步，目前已经开发出一款可以实景虚拟再现星空的软件“虚拟天文馆”Stellarium，它可以根据观测者所处的时间和地点，计算天空中太阳、月球、行星和恒星的位置，并将其实景显示出来，现实感非常强，且操作方便。下文介绍如何指导高中学生使用“虚拟天文馆”软件再现周懿王元年“天再旦”奇观并验证周懿王元年为前899年。
一、明确“天再旦”的涵义及其天象特征
根据夏商周断代工程专家刘次沅、周晓陆的分析，天再旦不同于一般日食，“历史记载‘天再旦’而不记‘日食’，显然是没有见到明显的日面亏损现象。其原因可能有三：日食发生在地平线以下，日出方向山岭遮挡，阴云天气。”由于当天的天气和具体地点难以精确定位，夏商周断代工程采用了第一种解释，即日食发生在地平线以下或太阳即将升起时，并于1997年3月9日在新疆北部得到实测。现在，我们选定夏商周断代工程专家当时的观测点之一新疆阿勒泰（北纬47°50′左右，东经87°55′左右，海拔3000米左右）代入“虚拟天文馆”Stellarium软件来感受一下1997年3月9日的“天再旦”。
1.运行“虚拟天文馆”软件，并输入阿勒泰地区的经纬度和海拔，以及1997年3月9日的时间信息。
2. 通过点击时间栏上“分钟”上下的小三角对分钟进行微调。发现早上8点以后，随着时间一分一分的过去，太阳几乎刚刚冒出地平线就遭遇日食，如果将光标对准太阳，可以切换至目镜视场状态，非常生动地看到这一情境。同样地，通过观察当天日出前后的星空，也可见证“天再旦。”教师可以指导学生退出目镜视场，切换到实景图，然后分别将时间调整为8点36分、8点40分和8点43分。不难发现，在8点36分时，由于太阳即将冒出地平线，在东方天空的木星、金星等天体星光暗淡、即将消失；然而，到了8点40分，由于发生了日全食，木星、金星重新变得很明亮，当天的实地观测者也经历了日出前天已大亮后的天黑和星星重现；等到8点43分时，日全食刚过，太阳的光茫重现，木星、金星在太阳光茫的扫射下重归暗淡，不久就消失了。这个过程恰似太阳升起两次，是为“天再旦”。学生需要记住上述天象特征，以便验证周懿王元年的“天再旦”。
二、使用“虚拟天文馆”再现周懿王元年“天再旦”景象
首先，学生在虚拟天文馆软件中代入课文所述“郑”地地点（北纬34°31′左右、东经107°23′左右，海拔900米左右）和专家组论证的懿王元年天再旦的确切时间——公元前899年4月21日凌晨5时48分。遗憾的是，软件显示的虚拟天空中没有任何日食迹象。笔者认为，这是由于夏商周断代工程利开展时期，
天象模拟软件的精度还不够高。随着天象演示软件的精度逐渐提高，历史时间的推演结果与前述成果有了一些出入。教师可以指导学生采用发展的眼光看待这个问题，并要求他们自己尝试在前899年4月21日前后小范围调整一下虚拟天文馆中的时间，看能不能出现天再旦景象。
学生前后调整日期后不难发现，若调整虚拟天文馆时间栏为前899年5月2日9点38分左右，会有日偏食出现，但与天再旦仍有明显区别。然而，即使是同一天同一个地点，如果采用不同的天文算法，模拟出来的天象都会有差异。这就需要引出地球自转改正值ΔT（也称世界时改正数）和地球自转参数c。
教师引导学生积极调用地理知识得知，地球自转并非保持匀速，会有变慢或变快的现象，这就给天文验算带来一些困难，所以天文学家引入地球自转改正值ΔT和地球自转参数c，而不同的天文学家根据不同的天文历法所计算得出的ΔT值和c值不尽相同，夏商周工程专家采用特定的地球自转矫正参数才能得到天再
旦的天象，即c=28~30。有鉴于此，学生打开虚拟天文馆的“时间矫正”对话框，可以看到该软件给出了自1931年到2017年以来多位天文学家的30多种ΔT的算法。同时，该软件还给新的算法留下余地，在上述对话框中点击“自定义”后，可自行输入有关常数来得到新的ΔT值，其中c值可依夏商周断代工程专家的意见设定为28到30之间。
于是，根据不同的地球自转时间矫正值，可以得到前899年5月2日日食的不同景象：笔者将软件系统提供的30多种ΔT值全部尝试一遍后发现，只有按照克莱曼斯的ΔT算法才能模拟到近似天再旦的景象，因为只有这种算法产生的近似日食发生在早晨太阳刚刚升起不久。尽管如此，这种算法下的月球始终没有食日，只是与太阳擦边而过。笔者又采用自定义ΔT公式，将地球自转参数c分别设定为28、29和30，可以看到太阳在早晨5点20分左右从地平线升起，5点38分左右目测月球运行到太阳左下方，但始终没有食日。造成上面两种接近天再旦，却又没有发生像1997年3月9日的天再旦天象的原因，是ΔT算法上的差异。同时，由于上古历书记载的缺失，我们毕竟不能确切得知周懿王元年地球自转的速率。这也是教师需要向学生说明的，在上古确切时间的研究领域，还有很多问题有待进一步完善和细化。
综上所述，虽然我们采用虚拟天文馆模拟的公元前899年5月2日西周郑地日食没有发生像1997年3月9日新疆北部地区日食的“天再旦”景象，但是在调整地球自转改正值ΔT之后，克莱曼斯算法可以出现日出后半小时之内的近似“天再旦”，自定义ΔT并将地球自转参数c设定为夏商周断代工程专家建议的28~30之间，可以见到距离日出更短时间内的近似“天再旦”。排除误差，我们有理由肯定，使用虚拟天文馆软件确实可以探查到公元前899年5月2日天再旦的迹象，从而进一步证实周懿王元年确为公元前899年，这个过程也是信息技术与中学历史教学融合的一次良好的实践。
参考文献
[1]周晓陆,赵世瑜主编.历史（选修）探索历史的奥秘[M].岳麓书社:长沙,2015.
[2]江晓原,钮卫星.《国语》所载武王伐纣天象及其年代与日程[J].自然科学史研究,1999,18(4).
[3]刘次沅,周晓陆.“懿王元年天再旦于郑”考证[J].自然科学史研究,1999,18(1).
[4]刘次沅.天再旦日食的根据与计算——对Keenan质疑的注释[J].陕西天文台
