中國古代文獻《竹書紀年》中，有一條關於“懿王元年天再旦於鄭”的記載，這條記載被天文學家認為是當時在鄭地發生的一次日出時的日全食。它所造成天亮後轉黑並再次天亮的現象，使古人產生了“天再旦”的感覺。由於西周懿王在中國最早的確切紀年“共和元年”（公元前841年）之前四代，所以這次日食在夏商周斷代工程“西周列王年代學研究”課題中就顯得極為重要。如果搞清楚這次日食發生於中國古代的何時何地，懿王元年這個堅固的支點就可建立起來，同時還可依此點為基礎驗證此前、此後各王已推定的結果是否準確。如果文獻記載不誤，現代天文學完全有把握確切計算出西周時期的這次日食。“工程”啟動後，這一研究任務由中國科學院陝西天文台、國家天文觀測中心研究員劉次沅承擔。
劉次沅，1948年生於四川，1949年在全國解放的隆隆炮聲中，隨在西北大學任經濟係教授的父親遷入西安。盡管父親是經濟學教授，家中擺放的也多是經濟學方麵的書籍，但少年時期的劉次沅卻出乎家長意料地喜歡上了天文，並漸漸到了癡迷的程度。上初中時，他和幾個誌同道合的同學成立了一個天文愛好者小組，除了學習討論書本上的天文知識外，還自己動手製作小型天文望遠鏡等觀測儀器，用以觀測天空日月星辰。這個時期，他很渴望長大以後能做一個像伽利略、張衡那樣偉大的天文學家。然而，天有不測風雲，一場全國性的“上山下鄉”運動使他的美好憧憬瀕臨破滅。1968年，正讀高中二年級的他和中國大多數同代人一樣，放下書包，走出校園，加入了“上山下鄉”行列。他在陝西扶風縣法門寺公社勞動了三年之後，有幸被招工到陝西韓城煤礦當了一名鉗工。就在這個時期，劉次沅久藏在心中的天文學家的夢想開始複活。他利用工作的便利條件，在勞動之餘又開始製造高倍望遠鏡等天文儀器，並試著做一些簡單的天象推算。20世紀60年代末，中科院上海天文台分出一部分，在陝西組建一個新的天文台，主要負責全國標準時間的製訂。到了1974年7月，中國科學院召開了八省市科研單位座談會，認為原來的科研部門都是關起門來搞科研，知識分子集中的地方土壤已經板結了，很難長出參天大樹，結出有利於社會主義建設的碩果。因此，會議要求各科研單位都要抓住“開門辦所”和“摻沙子改良土壤”這兩個新生事物，以跟上時代發展的步伐。剛組建不久的陝西天文台也像其他科研單位一樣，適時地提出了“開門辦所”和“摻沙子”等口號。在課題研究上采取“以工人為主體，技術人員當參謀”；在機構編製上，將技術人員與工人混編，並從各工廠調有實踐經驗的工人到課題組“摻沙子”，以加大科技人員隊伍中工人的比例，使板結的土壤變成疏鬆的沃土。
1969年，劉次沅（右一）在法門寺公社插隊時與知青合影（劉次沅提供，下同）
就在這場特殊的“變革”中，劉次沅作為工農兵的代表，以“沙子”的身份從韓城煤礦調往陝西天文台，參加天體測量工作。由於劉次沅平時積累了一些天文知識，加之陝西天文台還有幾位幸存的專家沒有被徹底打翻在地，劉次沅邊幹邊向專家請教，幾年下來，漸漸成了天文台的骨幹力量。如果說劉次沅以一粒“沙子”的身份進入陝西天文台是他的幸運和機遇，那麼八年之後幸運之神再次垂青於他。他憑著多年的勤奮學習所積累的學術功底，於1981年考取了陝西天文台著名天文學家吳守賢的研究生，從此真正開始了作為一名天文學家的夢想之旅。
1974年，劉次沅在中星儀任觀測員
當劉次沅在吳守賢的門下完成博士學業後，他開始轉入天文學史的研究。因此前已有了十餘年的天體測量經驗，他在天文學史的研究中漸漸形成了以計算為主的專業特色，並將主攻方向放到研究推算中國古代天象記錄的層麵上來。夏商周斷代工程啟動後，他所承擔的任務，正是他作為一名卓有成就的天文學家所具有的強項所在。
劉次沅在接受“懿王元年天再旦於鄭”這一專題研究任務後，所做的第一件事，就是對文獻資料和以往的研究情況進行梳理。
從已知的文獻看，“懿王元年天再旦於鄭”最早記載於河南汲塚出土的《竹書紀年》，但自從這部書失傳後，就隻能從其他書籍中輯出其中片言隻語了。後人所看到的“天再旦”一條最早的來源，是唐代司天監官員、印度裔天文學家瞿曇悉達所著《開元占經》的引用。《開元占經》本是朝廷秘籍，嚴禁外傳，到宋代已不為人所知，而明朝時又重現於世。其發現經過不可不謂傳奇。明萬曆四十四年（公元1616年），挹玄道人程明善因極度喜好佛事，便不惜重金為一尊古佛重塑金身，想不到竟在古佛腹中發現了一部卷帙浩繁的古代典籍，這就是佚失已久的《開元占經》。此書引用了70餘部古代星占學著作，保留了公元前4世紀以來天文觀測的許多資料，《竹書紀年》所載的“懿王元年天再旦於鄭”一事也保存其中。
盡管“天再旦”的記錄來源如此周折、神秘，中國古代又不乏偽造天象的例證，但當今學術界似乎不懷疑它的真實性，其重要原因在於這樣的記錄曆史上僅此一例。古人並不知道它的真正含義，沒有偽造的動機，隻是作為“存疑”流傳下來。
《開元占經》卷三《天占·天裂》條（引自《四庫全書》文淵閣本）
“天再旦”到底是一種什麼現象，千百年來似乎沒有人加以明晰研究，隻是到了1944年，才由現代著名天文學家劉朝陽指出是一次日全食或環食所引起的天光變化：
此為日食之記錄，曆來學者初不甚加以注意。蓋其所以再旦，必因先有再夜。據今所知，僅有日全食或環食之時，其中心帶所掠過之地球上某一區域，可於大光明之瞬間，驟然黑暗，如黑夜之再臨，鳥雀歸林，雞鴨歸塒，大星燦然出現在天上。案日全食甚時，非舉火幾不能見什物。日食完了，光明重來，恍如再旦，此為一般人所普知。環食甚時，雖不如全食之暗，然其食時食後，一暗一明，時亦可令人有再旦之感。
劉朝陽對這次日食有了初步的認識後，經過多方麵的研究推算，最後選定公元前926年3月21日的日環食為“懿王元年天再旦”的記錄。盡管他的推算結果後來被學術界證明是錯誤的，但這個舉動本身卻引起了廣泛的關注，並為這一問題的解決帶來了曙光。繼劉朝陽之後，又有許多科學家對這一問題進行了研究、推算，但都由於這樣或那樣的原因，其研究結果始終未能得到學術界的公認。
麵對以上研究狀況，劉次沅在分析後認為：研究帶食而出前後的天光變化規律和人眼的感受，是確定“懿王元年天再旦”確切日期的重要一環。日食時太陽為月亮所掩，天光肯定會因而減弱，引起人們的注意。需要深入研究的是，日食究竟能否引起天再旦的感覺？什麼樣的日食能引起這種感覺？這就需要對此類現象做如下幾個方麵的考慮：（1）當食甚發生時太陽處在不同的地平高度；（2）不同的最大食分；（3）不同的天氣狀況。這是一個三維的問題。實際上對同一次日食在不同地點觀測，就可以獲得不同太陽高度和不同食分的前兩維結果。如果各地點能有不同的天氣，就可以獲得這一天文學上稱為“帶食而出”現象的全麵的三維結果。