正文 第三章 卡西尼測定火星視差(1 / 2)

開普勒第三定律實際上就是說:隻要知道了行星繞太陽轉一圈需要幾年,便可以算出它距離太陽有幾個天文單位了。從此,才第一次有了按比例精確繪出太陽係裏所有行星的軌道形狀和它們的相對距離的可能。如果能測出太陽係中任何兩個行星之間的距離,便能夠立刻推算出太陽係所有其他成員的距離了。這樣,就可以根據行星離地球的遠近來推算太陽的距離,而不必再像阿裏斯塔克或溫德林那樣直接觀測太陽了。

現在,終於到了向讀者介紹測定天體距離時必不可少的一個重要概念——“視差”的關鍵時刻。

視差是什麼意思呢?比如,你伸出一個手指放在眼睛前麵10厘米遠處。先閉上右眼,隻用左眼看它;後閉上左眼,隻用右眼看它;你就會發覺手指相對於遠方景物的位置有了變化。這是因為左眼與右眼是分別從不同的角度去看這個手指的。這種從不同角度去看同一物體而產生的視線方向上的差異就稱為視差。顯然,手指放得越近,分別用左右眼看時方向上的這種差異就越大;手指放得越遠,分別用左右眼看它時方向上的差異就越小。所以說:一個物體的距離越近,視差就越大;距離越遠,視差就越小。

1672年,意大利出生的法國天文學家卡西尼(1625~1712年)測出火星的視差。當時,他在巴黎觀測這顆行星在恒星之間的位置,而另一位天文學家裏奇(1630~1696年)則到法屬圭亞那的卡宴城去同時進行同一觀測。所有的恒星相對於火星而言,都遠得仿佛是完全固定在天穹上,所以卡西尼將他自己的測量與裏奇的那些測量綜合起來,就得到火星的地心視差為25″,並由此算出太陽的地心視差為9.5″,這是有史以來第一次比較接近實際情況的測量結果。與之相應的日地距離為13800萬千米。這比地球離太陽的真實距離雖然還小7%。可是,與阿裏斯塔克和波西多紐斯相比,卡西尼的結果已經是十分了不起的飛躍了。

除觀測火星外,裏奇在卡宴還有一個功績。他發現鍾擺在卡宴城的節律要比在巴黎慢,於是他認為卡宴城的重力較弱,因而它離地心較遠。因為卡宴在赤道附近,位於海平麵上,所以裏奇論證了地球的確是一個扁球體,赤道處的海平麵比兩極處離地心要稍遠些。這項成就使他於1673年回到巴黎時贏得了熱烈的歡呼與喝彩。據說,這種令人興奮的場麵引起他的上司卡西尼的妒嫉。於是,卡西尼便將他支使到地方上去建築城防設施(裏奇還是一位軍事工程師)。裏奇默默無聞地度過了他的餘生,1696年在巴黎去世。

卡西尼本人無疑是一位卓越的天文觀測家。他領導籌建的巴黎天文台擁有當時世界上第一流的天文儀器。法國著名喜劇家莫裏哀用“大得駭人”這一字眼來形容卡西尼的望遠鏡。卡西尼發現了土星的4顆衛星,還發現了土星光環中的縫隙(卡西尼環縫),他繪製一幅巨大的月麵圖,其質量之高在一個多世紀內沒有人能超過它。他還測定火星的自轉周期,研究了木衛的運行……可惜,他在理論上保守得令人吃驚。他是最後一位不接受哥白尼理論的著名天文學家,他也反對開普勒定律,他認為行星運行的軌道不是橢圓而是“卡西尼卵形線”(這是一種4次曲線,是到兩個定點的距離乘積為常數的動點軌跡),他還拒不接受牛頓的萬有引力理論。他的保守傾向對18世紀法國天文學的發展甚為不利。因此,對卡西尼應該如何評價,曆來分歧很大。比較公允的看法大致是:他是一位成績卓著的傑出觀測者,雖然他在理論上落後於時代,但並不妨礙他置身於17世紀最重要的天文學家之列。