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    【霍罗克斯的金星凌日观测】 金星凌日观测

    来源:六七范文网 时间:2019-04-07 04:43:40 点击:

      在2004年6月8日的金星凌日仅仅8年之后,这种罕见的天象将再次发生。2012年6月5日世界时22时9分(对于欧亚大陆和非洲的部分地区,金星凌日发生在6月6日),黑色的金星圆面将再次进入太阳表面,这将是我们一生中能见到的最后一次金星凌日。很幸运地,我们正好生活在金星凌日表上奇特的“双凌日”期间。天文学家编制的金星凌日表按间隔8年的两次成对给出,至少已给到数千年之后,下两对分别间隔105.5年和121.5年,然后进入下一轮周期。所以,如果错过了2012年金星凌日,下一次将要等到2117年12月11日了。
      金星凌日的故事,把我们带回到17世纪。1627年,开普勒在生前最后一本主要著作《鲁道夫星表》(这是开普勒根据第谷观测资料编撰的恒星和行星表——译者注)中,作了一个惊人的预言:1631年11月7日,水星将在日面正前方通过,而一个月后,即12月6日,金星也将发生同样的情况。认识到这些事件将为天文学家提供测量两个内行星视直径的难得机会,开普勒向他熟识的天文学家们发出了观看罕见天象的“警示”,并建议他们提前一天就开始监视,以防他自己的计算万一有误。
      只有3个天文学家目睹了1631年的水星凌日,其中又只有Pierre Gassendi留下了一份详细的报告。他是从巴黎的家里做的观察,这是第一份一颗行星渡越太阳圆面的记载。另一方面,在欧洲,1631年金星凌日发生在太阳已经落山之后,但在西半球是可观测的,不过没有人留下任何记录。而且很遗憾的是,开普勒没有活到目睹自己预测的这两个事件:他于1630年11月15日去世,差不多在水星凌日的一年以前。
      创造历史的杰里迈亚·霍罗克斯
      开普勒的计算表明,金星凌日要到1761年才会再次发生。一位叫杰里迈亚·霍罗克斯(JeremiahHorrocks)的默默无闻的年轻天文学家出现了(霍罗克斯将自己的姓Horrocks拼写为Horrox)。1618年,霍罗克斯出生在英国利物浦附近的一个贫寒家庭。他很早就对数学和天文学发生了兴趣。在剑桥大学学习了一两年,还没有毕业,他就搬到利物浦以北24千米一个叫霍奥莱(Hoole)的小村庄,他在那里谋得当地圣迈克尔(St.Michael)教堂教师和牧师的职位。业余时间,他就沉浸在天文学研究之中。他是最早信奉哥白尼日心体系的英国科学家之一,在哥白尼死后约90年的那个时代,日心说也还远未被普遍接受。
      1635年,17岁的霍罗克斯开始重新审定开普勒的星表,并将它与比利时Philip van Lansberge较近期编制的星表进行比较。经过3年的艰苦研究,霍罗克斯发现开普勒遗漏了一个重要的日子:下一次金星凌日不是发生在开普勒预言的1761年,而是1639年12月4日,也就是只在1年以后!显然开普勒的计算是对一个假想的地心观测者而言的,从地心来看金星正好与日面错过。但是,从地球表面来看,金星在那一天的的确确从日面上越过。
      1639年10月,离凌日还不到一个月,霍罗克斯完成了计算。他赶紧提醒了几个朋友,建议他们尽可能细致地观测这个罕见事件。他知道,凌日将为天文学家提供测量金星视直径的机会,而在其余时间这几乎是不可能的,因为金星眩光太强。他没有想到利用凌日测量金星的物理直径,这需要具备地球、金星与太阳距离的知识,在那个时代这些尚未知晓。
      1639年金星凌日发生了,据目前所知只有两个人做了观察:霍罗克斯自己和曼彻斯特的亚麻布制造商人William Crabtree。两个人在剑桥相识,发现彼此都有对天文学的激情。离开剑桥后,他们继续以通信保持友谊,尽管居住地仅相距40千米。
      霍罗克斯的小望远镜设在霍奥莱村的一所房间里。根据他的计算,金星进入日面是在12月4日下午3时57分。但为防止可能的计算错误,他在前一天就开始守候。正如预期的那样,没有看到凌日。12月4日黎明,这是一个星期天。从日出直到中午,霍罗克斯一直守候在望远镜旁,紧张地注视着投影在暗室内屏幕上的太阳像。天空云层笼罩,太阳在云隙间偶尔露现。然而,除了几个黑子,他没有看到任何不寻常的东西。
      下午1时,霍罗克斯离开自己的岗位去参加教堂的弥撒,显然他是去履行职责。下午3时15分他回到房间,那时他创造了历史:
      似乎是上苍的干预,云层完全散去,我再次被召回到这项愉快的观测工作中来。那时我见到一幅令人欢愉的景象,那是我久已期待的天体,一个大小不同寻常而呈完美圆形的斑点,已经完全进入日面的左边,日面边缘与金星边缘正好重合,形成一个相切角。毫无疑问,这是个行星的阴影,我立即开始全神贯注地观察它。
      霍罗克斯因此错过了凌日的开始,在未来的凌日观测中,这一瞬间对测定“天文单位”即日地平均距离变得非常关键。按19世纪的天文学家西蒙·纽康(Simon Newcomb)的话来说,这次机会的错失是“科学遗憾了过去的一百年,并不得不遗憾未来一百年的事件”。
      不过,霍罗克斯没有把时间浪费在为他刚刚错失机会而后悔上。他立即画了一幅金星在日面上的草图,他发现金星的视直径比此前任何人预期的都要小得多,大约只有1角分。他现在正在与时间赛跑:下午3时50分日落,将结束他那次历史性的观测。他观察了差不多半小时。
      在霍奥莱东南40千米处的曼彻斯特,WilliamCrabtree也在那里观察凌日。他也受困于灰蒙蒙的天空。3时35分,太阳突然钻出云层。他立刻开始做记录,但他被眼前的景象惊呆了整整几分钟。当他理智恢复时,太阳几乎下山了。然而,他的记录与霍罗克斯是相吻合的,这也使得霍罗克斯非常高兴。
      凌日结束了,霍罗克斯打算将完整的观察记录写下来,然而这个愿望没有实现。他于1641年1月3日突然去世,其时尚未满23岁。他的死因至今不明。霍罗克斯的同校好友、本打算第二天与其见面的William Crabtree——这将是他们从学生时代以来的第一次会面——也只比他多活了三年。据记载他在1644年死于英国第一次内战的内斯比战役。
      假如不是William Crabtree保存了霍罗克斯的许多信件,我们也许根本不会知道他。其中许多信件已毁于战争,还有一些毁于1666年伦敦大火。剩余的信件,有许多被他的兄弟拿走,再也没归还。幸运的是,还留在Crabtree手里的一些信件被一个古董商买去而保存至今。德国天文学家约翰内斯·赫维留(Johannes Hevelius)于1662年首次发表了霍罗克斯的历史性的金星凌日记录。   参观莫克霍奥莱村
      2002年6月,我和妻子Dalia前往霍奥莱寻访霍罗克斯的足迹,这个村子现已更名为莫克霍奥莱(Much Hoole)。我们的旅程从曼彻斯特宏伟的维多利亚市政厅开始,那里有一幅巨大的壁画,画着Crabtree目不转睛地盯着暗室屏幕上的金星像,身旁有他的妻子和孩子们。19世纪的艺术家FordMadox Brown创作了这幅画,那是描绘该城市工业和科学史的十二幅壁画之一。Brown显然将场景浪漫化了,将William Crabtree画得比他当时29岁的年龄成熟得多,但除此之外,画中的细节似乎都是相当精确的。
      然后,我们乘巴士去了Preston镇。在那里登上当地的双层汽车,往西南行驶几千米就是霍奥莱。这个约有2000名居民的寂静的村庄,四周是开阔的平原和几座丘陵。下车后,我们想找人指明去圣迈克尔教堂的路,那里就是1639年的那个重要日子里霍罗克斯不得不去履行公职的地方。我们遇到一个正在遛狗的人,就向他问路。听到我们的外国口音,他就问我们为什么到这个小地方来。我们解释说,我们是来追寻350多年前发生在这里的一个天文事件的,听后他回应说:“你是指金星凌日?”显然,霍罗克斯在这里是个家喻户晓的名字。
      不知什么时候,我们发现自己已经来到教堂和相邻的圣迈克尔小学。我们向学校秘书作了自我介绍,并解释我们访问的目的,听到这些后,她叫来了校长David Upton,他十分高兴地接待我们,还向我们介绍了他的一个班级。学生们也清楚地知道使他们小村出名的天文事件,他们也正在作准备,计划着从校园里观测2004年6月8日的金星凌日,尽管那天的凌日开始很早(当地时间6时20分)。在走廊里,我们看到了一条题为“霍奥莱的生活”的地毯,上面有一块写着霍罗克斯名字的铭牌。
      在教堂里我们看到几块纪念霍罗克斯历史性观测的大理石碑,上面刻着他的短暂生平,外墙上有一具日晷,上面题词为“Sine Sole Sileo”(没有太阳我将沉默),令人印象深刻。对面墙上的一具时钟是在1859年,即首次历史性金星凌日观测220周年时献给霍罗克斯的。
      作为访问的结束,我们步行了约1.6千米来到卡尔寓所(Carr House),霍罗克斯曾在这里居住并架设他的望远镜。我们希望能够进入这座令人难忘的带有一个美丽花园的砖墙公寓,但它正准备出售,当日关闭。入口处的铭牌上简要地介绍了霍罗克斯的故事。
      我们有过与圣迈克尔小学学生一起观看2004年6月8日金星凌日的念头,但是我们后来去了以色列南部的Mitzpe Remon镇,希望有更多的晴天机会。我们把我们的小Questar望远镜架设在一个悬崖上,从那儿可俯瞰宽广的拉蒙盆地,景色一片宁静荒芜,就像在月球上。不出所料,金星的黑色阴影进入了太阳圆面,它在日面缓慢移动,越过日面用了6小时4分钟。我们后来了解到,莫克霍奥莱的学生们同样幸运,在晴空中的太阳上看到了金星的阴影,在他们今后的一生中一定会难忘这一瞬间。
      ——译自《天空与望远镜》(2012年1月号)
      (责任编辑:吴蕴豪)

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