弗拉姆斯特德、哈雷与格林尼治天文台

时间:2023-12-13 23:59:01

今天我们都知道,地理经度的零度线定为通过格林尼治的这条大圆弧(子午线)。它的历史来由得从格林尼治天文台说起。确定地球的纬度相对说来是比较容易的,例如可以借助太阳光线入射角的变化,但确定经度却不那么容易,因为它要求更多、更精确的天文观测。在海上贸易日益频繁的近代早期,对当地经度的测定成了极为实际的问题。许多国家的政府已经意识到经度测定的重要性。英国尤其如此,因为它的商船队正在成为当时世界上最大的船队。1714年,英国成立了经度局,悬赏两万英镑,征求经度测量法。法国于1716年也悬赏10万里拉,征求解决办法。格林尼治天文台的设立与此有极大关系。

弗拉姆斯特德、哈雷与格林尼治天文台

格林尼治天文台于1675年正式成立。它是一个由皇家出资修建的科研机构,领取年俸的正式的工作人员只有一人,就是弗拉姆斯特德,第一任皇家天文学家。

弗拉姆斯特德1646年生于英国德比郡,15岁时因身体不好被迫退学,之后依靠自学掌握了当时的数学和天文学理论。他自己制造仪器,编制星历表,并于1670年向皇家学会提交。此后,他在家乡造了一个小天文台,致力于精确测定恒星位置。1675年年初,他受邀参加一个经度测定委员会,试图通过测定月亮在恒星背景中的位置来确定大海某处的经度。他认为,当时可用的月历表和星历表太不可靠,无法据以测定经度。这使英王查理二世下决心要建一个天文台,以修订月历表和星历表。台址最后确定在伦敦附近的格林尼治。弗拉姆斯特德被任命为“观天家”,年薪100英镑。查理二世在委任书中规定天文台的任务是“修订行星运动表和恒星方位表,寻求确定经度的精确方法,进一步改善航海术与天文学”。

弗拉姆斯特德首先想办法装备自己的天文台。当时他已有了一台小型象限仪、一台六分仪以及两台时钟,但这远远不够,他还得有一台组合式的望远镜瞄准器,以及带刻度的天体角度度量装置。他既没有经费,也没有助手,只有自己借钱,自己动手制造。他自己制造的最好的仪器是一台可标140度的墙仪,花了120英镑和一年的工夫。

弗拉姆斯特德克服了令人难以想象的困难,认真地观测、计算,积累有用的数据。他对自己的工作要求很严,在未达到完善的程度之前不急于发表。牛顿等人催着他赶快公布有关的数据,认为他既然是皇家天文学家,是政府官员,就有义务这样做。牛顿这样做有自己的考虑,他希望他的万有引力定律能早日得到精确天文观测的证实。弗拉姆斯特德则认为,自己为此破费了大量钱财,政府无一分补贴,因此他有权决定何时发表这些成果。两人为此闹翻了。1712年,牛顿的朋友哈雷弄到了弗拉姆斯特德的部分观测资料,未经他的同意便出版了。弗氏十分气愤,将大部分印刷品买下烧毁。这件事促使他加紧工作,自己出版这些数据,但他没来得及将后来的一些资料付印,便于旧历1719年12月31日去世。死后出版的全部星表共3卷,是望远镜发明以来第一份完备的星历表。由于望远镜的使用,恒星定位的精度比第谷星表高6倍,包含近3000颗恒星,是第谷星表的3倍。

弗拉姆斯特德死后,哈雷接任了格林尼治天文台皇家天文学家的职位。哈雷1656年生于伦敦,从小就热爱天文学。1676年,在弗拉姆斯特德的提议下,哈雷去南半球观察恒星。在此之前,还没有一个职业天文学家看到过南半球的天空。他在南大西洋的圣赫勒拿岛建立了一个天文台,经过一年多的观测,成功地测定了341颗恒星的位置。1678年回到英国时,他被誉为南方的第谷,并被选入皇家学会。由于他的鼓励,牛顿写出了巨著《自然哲学的数学原理》。他还自己拿钱出版这本书的第一版,被传为佳话。由于与牛顿的交往,哈雷对彗星问题产生了兴趣。当时引力定律对彗星的有效性尚不能确定。他开始系统整理1337年至1698年间出现的24颗彗星的运动情况,并认真观测了1682年出现的彗星。到了1705年,他发现该彗星与1456年、1531年和1607年出现的彗星轨迹十分相似,它们出现的间隔正好都是76年。这使他认识到它们可能是同一颗彗星。在发表于当年《哲学学报》上的文章中,哈雷报告了这一发现,而且预言它将于1758年再次出现。但由于他于1742年去世,哈雷自己没能目睹该彗星的再次回归。人们确实看到这颗彗星再次出现时,就将其命名为哈雷彗星。

哈雷1720年接管格林尼治天文台时,弗拉姆斯特德制造的那些珍贵的观测仪器都被他的后人或债主搬走了,他只得重新装备。他在任期间,集中对月球进行观测,但成果不大。不过,他在金星凌日的观测以及据此确定太阳系大小方面,做了十分有意义的工作。他还发现,恒星实际上并非固定不变。托勒密时代以来,至少天狼星的位置就发生了改变。