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哥白尼建立日心体系时,人们对他的观点是将信将疑的。后来经过许多科学家发展和完善,相信的人多起来了,但直到18世纪下半叶还有人提出:既然地球是围绕太阳运行的,在它从太阳的一侧走到另一侧时,地球上的观测者看到恒星的位置应该是不同的。
这好比我们站在河岸上观察对岸的宝塔,站立的位置不相同,看到宝塔的方向也不同。可是为什么没有人见到这种不同呢?这里所说的恒星位置不同,天文学上叫做恒星视差。什么是恒星视差呢?天文学上的定义是:在地球轨道直径两端观测同一颗恒星,两条视线在恒星上所夹的角表征该星的视差。
测量恒星视差的天文学家是很多的,布拉德雷在测量恒星视差中竟是“种瓜”得了“豆”,弄得他又是喜又是忧。
1725年,爱尔兰天文学家莫利纽克斯在伦敦郊外安装了一架折射望远镜。它笔直地竖立着,宛如一个大烟囱。
这架望远镜是用来观测恒星的。莫利纽克斯的年轻的合作者布拉德雷认为,天龙座γ星很适合做这种观测。因为它在天顶附近经过时,它的身影从望远镜视场里飘过。
1725年12月14~28日,布拉德雷连续用这架望远镜对天龙座γ星观测了十多天,12月28日,布拉德雷发现,天龙座γ星的位置明显地向南偏移了。
见此情景,布拉德雷喜出望外,“这不是恒星视差向我招手吗!”他暗自想道。于是他日复一日、月复一月地紧紧盯住天龙座γ星,只要它在夜空中一出现,就记下它的位置。
天龙座γ星也讲“义气”,它给了布拉德雷极大的欢乐。在一年内,它先向南移,后向北移,位置移动了40弧秒,而且是在天空来回摆动的。
这不是视差位移吗?很像!但是,仔细一分析,它又不是。视差位移是地球绕太阳公转产生的,应该在12月份到达最南面,而天龙座γ星却在阳春烟景的3月份到达最南。
唉,真捉弄人,使人空欢喜一场!
这个捉弄人的问题,久久困惑着布拉德雷,使他百思不得其解。
“踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫。”1728年的一天,机会来了。这天布拉德雷泛舟在泰晤士河上,偶然间,他见到船桅上的旗帜不是简单地随风飘扬,它飘动的方向随着船与风的相对运动而改变。
由此他又想到雨中打伞的情景:如果将伞垂直地撑在头顶上,行走时雨点就会滴在身上,如果将伞稍微向前倾斜一点,身上就不会被雨淋湿。走得越快,伞应该向前倾斜得越多。
从这里布拉德雷悟出了一个道理:天龙座γ星的位置偏移不是视差位移,而是光线和地球绕太阳公转共同作用的结果。
他在写给哈雷的信中说道:“我终于猜出以上所说的一切现象(指天龙座γ星的位置移动)是由于光线的运动和地球公转所合成的。因为我发现,如果光线传播需要时间的话,一个固定物体的视位置,在眼睛静止与眼睛在运动,但运动方向不在眼睛与物体的连线上时将有所不同,而且,当眼睛朝各个不同方向运动时,固定物体的视方向也就有所不同。”
在这里布拉德雷把望远镜比作雨伞,把恒星射到我们眼睛里的光线比作雨点,而在雨中行走的人便是我们的地球。望远镜必须像雨伞那样稍微向地球前进的方向倾斜,光线才能沿望远镜轴线落到镜筒里。布拉德雷把这个倾斜角叫做光行差。
布拉德雷寻找的是恒星视差,而找到的却是光行差,真是种瓜得豆!不过,这个瓜豆易嫁,倒也有用,它说明了地球有公转。因为地球若是没有公转,也不会存在光行差的。
视差,的确是有的。在布拉德雷以前,之所以没有发现它,并不是它不存在,而是恒星离地球很远,视差角很小,当时的观测水平发现不了它。现在,许多恒星的视差已经测量出来了。找到了恒星视差,再一次证明地球在围绕太阳公转。
知识点
视差
视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异。从目标看两个点之间的夹角,叫做这两个点的视差,两点之间的距离称作基线。只要知道视差角度和基线长度,就可以计算出目标和观测者之间的距离。因为人的左、右眼有间距,造成两眼的视角存在细微的差别,而这样的差别会让两只眼睛分别观察的景物有一点点的位移。人类之所以能够产生有空间感的立体视觉效果,恰恰就是这种在医学上被称之为视差的位移,在大脑中的有机合成。大开眼界,其实就是视差的作用结果。