金星凌日观测历史回顾:1761年全球合作观测

金星凌日观测历史回顾:1761年全球合作观测

　　新浪科技讯 北京时间6月5日消息，据国外媒体报道，6月6日，天空将上演金星凌日的天象。上一次发生金星凌日是在2004年6月8日。而如果错过了这一次的机会，再下一次就将要等到2117年了。而在天文学的历史上，对金星凌日现象的观测也曾对人类认识太空产生过重要而深远的影响。

　　1761年的金星凌日对于天文学而言是一个分水岭。这是天文学家们首次有机会精确测量太阳系的大小。在此之前人们便已经估算出了地球到太阳的距离，并且这一估算的精度自从古希腊时期起便不断改善，但毕竟离精确的测量还有距离。

　　当地球，金星和太阳之间连成恰当的角度关系时，就会发生金星凌日现象，金星要花费将近6个小时才能缓慢地穿过日面。通过设立在全球不同地点的观测站精确地测量金星通过日面的时刻，便可以利用三角法计算出金星到太阳的距离。而有了这一组数据，利用开普勒行星运动定律便可以计算出一直到土星的各大行星轨道。在当时，土星被认为是太阳系的外部边界。

　　对于当时的社会而言，很多国家都还没有详细的地图，因此，测量太阳系的大小简直就是破天荒的一大步。但是宏大的问题往往才是宏大的科学发现的开端。要想测量太阳系的尺度，绝非一个人就可以胜任。这将需要由政府资助进行的远征考察，让数百位天文学家得以前往全世界各地同时进行这项重要而意义深远的实验项目。考虑到参与到该项目人数之多，耗费之巨，雄心之坚，完全可以被认为是18世纪版本的“大型强子对撞机”项目。

　　促成这项伟大科学探险活动的人是英国第二任皇家天文学家埃德蒙顿·哈雷(Edmond Halley)，也就是那位因为首次正确地预言了哈雷彗星的回归而名垂青史的天文学家。他帮助激起了意义深远的欧洲启蒙运动。1716年，在一份皇家学会的文件中，哈雷指出金星凌日将会在1761年和1769年发生，而在那之后则将要等上超过一个世纪。于是他呼吁天文学家们行动起来，不要浪费这样的好时机。

　　但是到了1761年，英法两国和各自的盟国之间正陷于惨烈的7年战争。这样一来，即便天文学家们并不想卷入这些纷争，也很高兴相互协作前往偏远地区展开观测，但是战争的影响让他们的行程蒙上阴影。

　　1761年1月8日，皇家海军海马号军舰离开朴茨茅斯军港，搭载着查尔斯·梅森(Charles Mason)和杰里米·迪克森(Jeremiah Dixon)前往印度尼西亚的苏门答腊岛。但是仅仅开出了两天，就被一艘法国军舰拦截，并且对方的火力是他们的两倍。双方立即爆发激烈战斗：在交火中有11名英国水手阵亡，37人负伤。军舰本身也严重损毁，不得不回到英国进行修理。

　　在经过修理之后，再加上皇家学会一再强调此次观测的重大意义，这些被吓坏了的天文学家们不得不再次出航。其它前往别处的航行过程同样面临着相似的风险，但是已经管不了那么多了：如果他们这一次观测计划失败，那么就要等上整整8年才能组织下一次观测行动。

　　当金星凌日真正上演的时刻，在全世界各地一共有大约200名天文学家严阵以待。他们中的一些进行了成功的观测，但是也有一些人因为当地天气状况不佳而没有能观测到。然而即便对于那些确实观测到此次凌日天象的人们来说，大自然对他们还有一场考验：那就是所谓的“黑滴效应”。对于金星凌日的观测需要对金星切入太阳视圆面的时刻进行非常精确的计时，但是实际情况是，金星并不会就那么简单清晰地切入太阳视圆面，而是会被拉长成椭圆形。当金星突然再次变回圆形时，它实际上已经切入太阳视圆盘一段距离了，最初切入的那一时刻已经错过了。

　　很多天文学家据此指出，这一特征证明了金星拥有大气层。但是现在我们知道，造成这一现象的原因实际上是我们地球大气层中的湍流，以及我们在观测时所使用望远镜的自身缺陷造成的光学误差。

　　但不管原因是什么，这一现象极大地降低了当时天文学家们的观测精确度，但也确实磨练了他们的技能，让他们能够更加从容地应对将于1769年上演的再一次凌日事件。尽管那时他们在观测时同样还将面对黑滴效应的干扰，但是面对这一现象至少现在科学家们已经不会再手足无措。对于一部分天文学家而言，这样一件大事，不成功便成仁。

　　法国贵族奥特莱奇(Jean-Baptiste Chappe d'Auteroche)在俄国哥萨克士兵的保护下在西伯利亚地区观测了1761年的金星凌日。随后他又在1769年在加利福尼亚半岛观测了那一年的凌日现象，这一次他身边的随从很多都因为染上了斑疹伤寒而死。在成功地进行此次观测之后8天，他也染上了这种致命的疾病，但是他还需要等上一个星期才能进行一项关键性的月亮观察工作来确定自己的经度位置。如果没有这一观测作为参考，那么他所有的观测数据都将是毫无用处的。

　　奥特莱奇忍住高烧苦苦支撑着，挨到了进行月相观测的那一天。他去世之后，人们将其安葬在加州圣琼斯，他被后世的人们所敬仰，因为他是唯一一个完整地从头到尾观测纪录了18世纪发生的全部两次金星凌日现象的天文学家。

　　而英国方面，对于1769年金星凌日的观测远征任务主要是由库克船长在太平洋的塔西提岛执行的。在成功地完成观测之后，库克船长继续向前航行。库克于1771年返回英国本土，终于使地球到太阳的精确距离可以被计算出来。最终，结合各路观测数据汇总后进行的计算得到的结果和现代测量数据相比误差小于4%。而当1874年和1882年再次发生金星凌日时，这一计算的精度已经被进一步提升到了误差在1%以内。

　　之后，直到在二战期间发明了雷达技术和射电望远镜才让这项纪录被再次超越。然而18世纪那两次金星凌日的观测将永远被人们铭记，因为它代表了历史上第一次行星到太阳之间的距离被精确地进行测量，也是第一次为了一个科学目标而进行全球范围内的携手合作。(晨风)