|
八、金星凌日的歷史 1608年望遠鏡發明之後，天文學的進展非常快速，天文學家們得以觀測到更精細的資料，對天體運動作更精密的推估計算。 克卜勒1627年提出行星三大運動之後，他發現水星與金星可能會在1631年底從日面前經過而發生凌日現象，不過，克卜勒在事件發生前的1630年就已去世，無緣見到他偉大的發現是否正確。法國天文學家Pierre Gassendi則完成了克卜勒的心願，首度觀測到1631年底的水星凌日現象，卻又因歐洲見不到次月的金星凌日現象而飲恨。 克卜勒的預測中，1631年的金星凌日事件之後，必須等一個世紀之後的1761年才能再度看到。英國普利斯頓天文學家Jeremiah Horrocks是個標準的克卜勒迷，他經過自己的推算，發現1639年也將發生金星凌日，但卻因是在金星凌日發生前一個月才算出來，來不及對外發佈消息，只告訴他住在英國曼徹斯特的好朋友William Crabtree。不過，因Crabtree太訝異於他所看到的景象，以致於忘了記錄，使Horrocks成為第一、也是唯一紀錄到1639年金星凌日現象的人，並藉此仔細測量金星的視直徑、金星的軌道速度等，並藉金星視直徑推算出太陽視差（solar parallax），換算成日地距離後，發現太陽比前人所設想的遠得多了！下圖為Horrocks的觀測記錄以及藝術家筆下當初Horrocks觀測的情景。 後來，1663年蘇格蘭天文學家James Gregory首度提出可以利用金星凌日測出精確的日地距離。而著名的天文學家哈雷（Edmund Halley）觀測1677年水星凌日，觀測中也發現確實可以經由兩地以上的行星凌日觀測結果來測量太陽的距離，再藉克卜勒第三運動定律：行星的距離三次方正比於繞日公轉週期的平方，計算出太陽系各行星的絕對距離；而且因金星比水星接近地球，測量精確度更高，因此所得結果會比水星凌日佳。1716年，他發表正式論文，積極推動水星與金星凌日觀測活動，組織1761年與1769年的國際聯合觀測活動；1720年，法國天文學家Jean–Nicolas Delisle則建議只需進行初虧（T1）、食既（T2）、生光（T3）、復圓（T4）四個點的計時觀測即可，不需要全程觀測金星凌日。因此，1761年6月6日與1769年6月3日的金星凌日，是天文界與業餘界國際合作觀測的一個重大里程碑。 1761年的凌日全世界有130多組觀測隊遠征至西伯利亞、南非等地觀測，當時的世界正處在紛擾的時代，許多適合的觀測地點，要不就是天氣不佳，要不就是有戰事正在進行，許多觀測結果並不佳。不過，最終還是實現哈雷的願望，利用金星凌日的觀測結果，計算出日地距離了。然而，由於當時對行星接觸日面邊緣的「初虧」時間計量不夠精準，再加上光暈效應與黑滴效應的影響，所得日地距離並不準確。這個數值，讓19世紀的天文學家使用了將近百年之久。光暈效應並非都是壞處，至少在1761年的金星凌日事件中，蘇俄聖彼得堡的天文學家Mikhail Lomonosov就以之提出：這應是金星有大氣層的象徵，而他的想法也的確是對的！下圖為其中一張金星凌日全世界可見區域的「預報圖」。 1769年，戰事已結束，全世界有151位觀測者、分散在77個不同的地點。其中最受矚目的就是庫克船長（Captain James Cook）在大溪地（Tahiti）的觀測。庫克船長為英國人，當時正在世界探險的途中，正好巧遇金星凌日事件，便在大溪地觀看。船員們在大溪地的最高點蓋了一座簡易天文台，名為Point Venus Observatory，觀其名即可知，是專為金星凌日蓋的。不過這個天文台中的設備後來遭竊，已不復存在。而所有觀測中，記錄最精確的，是一隊來自法國的觀測隊，領隊是Jean-Baptiste Chappe d'Autreroche，他們在1761年到西伯利亞觀測時失敗，1769年捲土重來，遠渡重洋到美國加州進行觀測，這些科學家終於獲得夢寐以求的資料，然而d'Autreroche和其他成員卻染病而亡，只剩下其中三位成員倖存。這三位成員又遠渡重洋踏上返回巴黎的旅程，其中兩位在途中死亡，最後剩下的一人，終於在1770年，活著把觀測資料帶回巴黎，世人才知他們的艱辛歷程。 1824年，德國知名天文學家恩克（Johann Franz Encke）利用1761與1769年的觀測結果，計算出日地距離為153,340,000公里，誤差為660,000公里，與現在精確的日地距離相差了2.5%。 1874年的金星凌日，讓全世界的天文學家動了起來，由英國與美國科學界主導，巴西、葡萄牙、蘇聯等國都積極參與，美國更砸下17萬7000美金準備進行這項天文事件的觀測（1874年的17萬美金是天價囉！），不僅在事件發生之前10年左右就已開始訓練、模擬如何精確地掌握金星凌日時的各接觸時間，且為此發明了不少新儀器，而當時也恰是天文學家開始將照片技術應用在天文觀測上之時，其他如一秒可拍20張的快速攝影技術、光譜觀測等，都是彼時發，所以，所得觀測結果自然比十八世紀的還精密。可惜當時的「濕板底片」技術不佳，絕大多數的照片沒有留存下來。下側照片為1874年時攝於St. Paul的系列照片。 1874年的金星凌日事件，可見的地區包含中國大陸、日本、紐西蘭一帶，有法國天文學家特地組隊到北京進行金星凌日的觀測。當時中國大陸可見事件發生時間恰在正午前後。筆者在北京天文台主編的「中國古代天象紀錄總集」一書中發現兩筆記錄： - 清光緒浙江《石門縣志》卷11頁22：清穆宗同治十三年十一月朔，「日中有黑子」
- 民國上海《重輯張堰志》卷11頁6：清穆宗同治十三年十一月朔，「日中有黑子」
「清穆宗同治十三年十一月朔」的時間相當於1874年12月9日，恰巧就是1874年金星凌日發生的時間。不知老祖先們所見的「日中有黑子」，是否就是金星在日面上呈現的黑影？ 鑑於1874年的事件在科學史上得列入「非常成功」一欄，因此1882年的金星凌日更備受重視，應該說是「瘋狂」的地步，當年可見區域主要位在南美洲一帶，美國本土也有部分區域全程可見，但美國海軍天文台還是派遣8組觀測人員赴世界各地進行觀測；當時的美國媒體極力批評，認為這是個「浪費之舉」，但這些科學探險隊還是一一成行。1882年時，乾板照相技術已經開始發展，其品質已經比濕板底片好太多，也更易保存，所以現今全世界共遺存2000多幅當時的觀測照片，相關的論文、札記等不計其數。觀測結果計算出來的日地距離為148,323,200公里，也較1761、1769年的精確多了，不過觀測誤差仍有86,000公里。下圖左便是1882年的觀測照片之一，而下圖右則是當時比利時天文學家記錄的「黑滴現象」與「光暈現象」。 | 
在線雷達
發表於 2012-6-1 01:04:33
廣播
置頂
推舊帖
收嗲鳥
油顏色
.jpg)
