作者jackliao1990 (j)
看板gallantry
標題[分享] 連七年戰爭也無法阻止的跨國天文活動
時間Sun May 4 16:49:58 2025
"宇宙有多大"一直是人類最在意的問題之一。自從1618年克卜勒發現行星運動第三定律-"
行星公轉週期的平方與其橢圓軌道半長軸的立方成正比"後,只要知道地球和太陽的距離就
能依比例推算各行星與太陽的距離,這樣就能推算當時可觀測宇宙-太陽系的大小。"日地
距離"也因此成為天文學最重要的參數,它又被稱為一天文單位,是天文學的度量衡,"測
算日地距離"很快成為天文學最重要課題。
在1716年的《自然科學會報》中,愛德蒙·哈雷提出透過觀測金星凌日來反推日地距離:
1.在地球上兩個同經度的地點記錄金星凌日開始和結束時間
2.由於視差效應,兩點測到的金星路徑不同導致凌日持續時間和路徑位置差異
3.用測到的時間差或位置差計算地球到太陽的距離:
https://imgur.com/799BXA2
視差角p(弧度)=b(兩觀測點距離)/d(目標距離) (在小角度近似下,tanp=p)
太陽視差角πs=地球半徑re/日地距離Des
金星視差角πv=πs*Des/(Des-金地距離Dev)
由過去觀測和克卜勒第三定律可得Dev=0.723Des
故πv=3.61πs
金星相對於太陽的視差角θ=πv-πs=2.61πs
θ=金星相對太陽的角速度ω(弧度)*兩地觀測到的凌日時間差Δt=2.61πs=2.61*re/Des
上式移項可得到日地距離公式Des=2.61*re/(ω*Δt)
雖然下次金星凌日在1761年與1769年,哈雷活不到那時候,但此方法一被發表就引起轟動
,英法瑞俄義等九國的科學家無不積極合作籌劃這場史上規模最大的科研活動,120多位科
學家預定在好望角、大洋洲、馬尼拉、挪威、西伯利亞、印度洋、紐芬蘭等62個地點進行
分組觀測。
然而預定1761年的金星凌日卻碰巧遇到第零次世界大戰-七年戰爭爆發,這場戰爭波及到所
有歐洲大國及其美洲、非洲、亞洲殖民地。為此英王喬治三世仍要求海軍提供船隻並向皇
家學會劃撥了4000英鎊的預算,沙皇伊麗莎白也派哥薩克護送法國天文學家沙普到西伯利
亞觀測。科學界不分敵我展現了前所未有的團結,在各國學術團體互相協調下,天文學家
還是拿到安全通行證和介紹信,得以安全到達異國觀測地點。
鑒於著名天文學家查爾斯·梅森與傑雷米亞·狄克遜前往蘇門答臘觀測時被法軍誤襲,交
戰的英法雙方達成了"不攻擊科考船"的協定。有了這協定,1769年金星凌日時皇家海軍保
證法國天文學家亞歷山大·居伊·潘格雷的安全。在庫克的奮進號前往大溪地途中法軍也
不攻擊奮進號,為此法國表示她正"為全人類的事業出海航行"。
在科學家付出無數心血(例如沙普在觀測時死於傷寒、讓蒂爾回國後發現自己被誤認死亡且
財產被分走等等)以及各國政府秉持"科學高於政治"的幫助下,1761年科學家初步測得日地
距離約為9500萬英里;1769年測得的距離為9372.69萬英里(1.508億公里),與現代值誤差
不到1%。過程中科學家還發明並改進各種觀測設備,各地點建成的設施也讓偏遠地區的科
研、地理、交通、醫療得到改善。
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