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首頁 世界史 英國天文學(xué)家埃德蒙·哈雷,他如何正確預(yù)言了哈雷彗星?

英國天文學(xué)家埃德蒙·哈雷,他如何正確預(yù)言了哈雷彗星?

埃德蒙·哈雷,出生于英國倫敦,英國天文學(xué)家、地理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、氣象學(xué)家和物理學(xué)家,曾任牛津大學(xué)幾何學(xué)教授,第二任格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。他把牛頓定律應(yīng)用到彗星運(yùn)動(dòng)上,并正確預(yù)言了那顆現(xiàn)被稱為哈雷的彗星作回歸運(yùn)動(dòng)的事實(shí),他還發(fā)現(xiàn)了天狼星、南河三和大角這三顆星的自行及月球長(zhǎng)期加速現(xiàn)象。下面知秀網(wǎng)小編就為大家?guī)碓敿?xì)的介紹,一起來看看吧!

出生于1656年的英國,20歲畢業(yè)于牛津大學(xué)王后學(xué)院。此后,他放棄了獲得學(xué)位的機(jī)會(huì),去圣赫勒納島建立了一座臨時(shí)天文臺(tái)。在那里,哈雷仔細(xì)觀測(cè)天象,編制了第一個(gè)南天星表,彌補(bǔ)了天文學(xué)界原來只有北天星表的不足。哈雷的這個(gè)南天星表包括了381顆恒星的方位,它于1678年刊布,當(dāng)時(shí)他才22歲。他把牛頓定律應(yīng)用到彗星運(yùn)動(dòng)上,并正確預(yù)言了那顆現(xiàn)被稱為哈雷的彗星作回歸運(yùn)動(dòng)的事實(shí)。

哈雷最廣為人知的貢獻(xiàn)就是他對(duì)一顆彗星的準(zhǔn)確預(yù)言。1680年,哈雷與巴黎天文臺(tái)第一任臺(tái)長(zhǎng)卡西尼合作,觀測(cè)了當(dāng)年出現(xiàn)的一顆大彗星。從此他對(duì)彗星發(fā)生興趣。哈雷在整理彗星觀測(cè)記錄的過程中,發(fā)現(xiàn)1682年出現(xiàn)的一顆彗星的軌道根數(shù),與1607年開普勒觀測(cè)的和1531年阿皮延觀測(cè)的彗星軌道根數(shù)相近,出現(xiàn)的時(shí)間間隔都是75或76年。

哈雷運(yùn)用牛頓萬有引力定律反復(fù)推算,得出結(jié)論認(rèn)為,這三次出現(xiàn)的彗星,并不是三顆不同的彗星,而是同一顆彗星三次出現(xiàn)。哈雷以此為據(jù),預(yù)言這顆彗星將于1759年再次出現(xiàn)。1759年3月,全世界的天文臺(tái)都在等待哈雷預(yù)言的這顆彗星。3月13日,這顆明亮的彗星拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴,出現(xiàn)在星空中。

遺憾的是,哈雷已于1742年逝世,未能親眼看到。1758年這顆彗星被命名為哈雷彗星,那是在他去世大約16年之后。哈雷的計(jì)算,預(yù)測(cè)這顆彗星將于1835年和1910年回來,結(jié)果,這顆彗星都如期而至。

哈雷是個(gè)不同凡響的人物。他當(dāng)過船長(zhǎng)、地圖繪制員、牛津大學(xué)幾何學(xué)教授、皇家制幣廠副廠長(zhǎng)、皇家天文學(xué)家,是深海潛水鐘的發(fā)明人。他寫過有關(guān)磁力、潮汐和行星運(yùn)動(dòng)方面的權(quán)威文章,還天真地寫過關(guān)于鴉片的效果的文章。

他發(fā)明了氣象圖和運(yùn)算表,發(fā)現(xiàn)了恒星的自行,提出了利用金星凌日的機(jī)會(huì)測(cè)算地球的年齡和地球到太陽的距離的方法,甚至發(fā)明了一種把魚類保鮮到淡季的實(shí)用方法。他還發(fā)現(xiàn)了月亮運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期加速現(xiàn)象,為精密研究地、月系的運(yùn)動(dòng)作出了重要貢獻(xiàn)。

哈雷作為船長(zhǎng),在航海歸來后,繪制了一張顯示大西洋各地磁偏角的地圖。磁偏角即指南針指示的北方與實(shí)際正北方的夾角,我國宋代科學(xué)家沈括首先發(fā)現(xiàn)磁偏角現(xiàn)象。哈雷在十四五歲時(shí)就對(duì)這現(xiàn)象感興趣了,當(dāng)時(shí)還親手測(cè)量了幾次。

三十多年后,在經(jīng)歷海上、船上重重艱辛后,這張實(shí)用又美觀的地圖問世了。它是第一張繪有等值線的圖。圖上每條曲線經(jīng)過的點(diǎn),磁偏角的值都是相同的。今天我們常看到的等高線地形圖、有等氣壓線的天氣圖,其實(shí)都來自哈雷的創(chuàng)意。等值線在當(dāng)時(shí)被稱為“哈雷之線”。

如果有人拿出個(gè)難題請(qǐng)教哈雷,哈雷一定會(huì)用一切方法去解決它。比如說,一個(gè)皇家學(xué)會(huì)成員約翰·霍頓問道:怎樣才能合理而準(zhǔn)確地測(cè)量出英格蘭和威爾士的總面積呢?版圖是不規(guī)則的,直接對(duì)著地圖,用尺子測(cè)量再計(jì)算顯然太費(fèi)功夫了。

對(duì)這個(gè)復(fù)雜的問題,哈雷用了一種獨(dú)特的方式輕松搞定了。他找來了當(dāng)時(shí)最精確的地圖,貼在一塊質(zhì)地均勻的木板上,然后小心地沿著邊界把地圖上的英格蘭和威爾士切下來,稱其重量;再切下一塊面積已知的木板(如10cm*10cm),稱其重量。兩塊的重量之比也就是它們的面積之比,所以英格蘭和威爾士在地圖的面積可以很容易算出。再根據(jù)比例尺進(jìn)行放大,就可知兩地區(qū)的實(shí)際面積了。

他得出的結(jié)果和現(xiàn)在用高科技手段測(cè)量出的面積驚人吻合。這種方法也可以在某些科學(xué)競(jìng)賽中找到蹤影。

然而,盡管他取得了這么多的成就,但他對(duì)人類知識(shí)的最大貢獻(xiàn)也許只在于他參加了一次科學(xué)上的打賭。賭注不大,對(duì)方是那個(gè)時(shí)代的另外兩位杰出人物。

一位是羅伯特·胡克,人們現(xiàn)在記得最清楚的興許是他描述了細(xì)胞;另一位是偉大而又威嚴(yán)的克里斯托弗·雷恩爵士,他最早其實(shí)是一位天文學(xué)家,后來還當(dāng)過建筑師,雖然這一點(diǎn)人們現(xiàn)在往往不大記得。

1683年,哈雷、胡克和雷恩在倫敦吃飯,突然間談話內(nèi)容轉(zhuǎn)向天體運(yùn)動(dòng)。據(jù)認(rèn)為,行星往往傾向于以一種特殊的卵行線即以橢圓形在軌道上運(yùn)行。

用理查德·費(fèi)曼的話來說,"一條特殊而精確的曲線"。但不知道什么原因。雷恩慷慨地提出,要是他們中間誰能找到個(gè)答案,他愿意發(fā)給他價(jià)值40先令(相當(dāng)于兩個(gè)星期的工資)的獎(jiǎng)品。

胡克以好大喜功聞名,盡管有的見解不一定是他自己的。他聲稱他已經(jīng)解決了這個(gè)問題,但現(xiàn)在不愿意告訴大家,他的理由有趣而巧妙,說是這么做會(huì)使別人失去自己找出答案的機(jī)會(huì)。因此,他要"把答案保密一段時(shí)間,別人因此會(huì)知道怎么珍視它"。沒有跡象表明,他后來有沒有再想過這件事。

可是,哈雷著了迷,一定要找到這個(gè)答案,還于次年前往劍橋大學(xué),冒昧拜訪該大學(xué)的數(shù)學(xué)教授艾薩克·牛頓,希望得到他的幫助。

1684年8月,哈雷不請(qǐng)自來,登門拜訪牛頓。他指望從牛頓那里得到什么幫助,我們只能猜測(cè)。

但是,多虧一位牛頓的密友--亞伯拉罕·棣莫佛后來寫的一篇敘述,我們才有了一篇有關(guān)科學(xué)界一次最有歷史意義的會(huì)見的記錄:

1684年,哈雷博士來劍橋拜訪。他們?cè)谝黄鸫艘粫?huì)兒以后,博士問他,要是太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比,他認(rèn)為行星運(yùn)行的曲線會(huì)是什么樣的。這里提到的是一個(gè)數(shù)學(xué)問題,名叫平方反比律。

哈雷堅(jiān)信,這是解釋問題的關(guān)鍵,雖然他對(duì)其中的奧妙沒有把握。艾薩克·牛頓馬上回答說,會(huì)是一個(gè)橢圓。博士又高興又驚訝,問他是怎么知道的。"哎呀,"他說,"我已經(jīng)計(jì)算過。"接著,哈雷博士馬上要他的計(jì)算材料。

艾薩克爵士在材料堆里翻了一會(huì)兒,但是找不著。這是很令人吃驚的--猶如有人說他已經(jīng)找到了治愈癌癥的方法,但又記不清處方放在哪里了。在哈雷的敦促之下,牛頓答應(yīng)再算一遍,便拿出了一張紙。他按諾言做了,但做得要多得多。有兩年時(shí)間,他閉門不出,精心思考,涂涂畫畫,最后拿出了他的杰作:《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。并且,哈雷自費(fèi)為牛頓出版了這本書。

也就是說,因?yàn)楣?,才?huì)誕生科學(xué)史上最偉大的著作——《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。

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