如果要评选出,谁是科学史上最倒霉的人?
那么,这位法国科学家纪晓姆·勒让提(Guillaume Le Gentil)恐怕有机会拔得头筹。
为了观测百年罕见的天文奇观,他背井离乡前往异邦探险。
明明已经顺利抵达,他却因战争的缘故与其失之交臂。
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他下定决心等了8年后,结果又再次因天气错过了。
一事无成的他回国后惊讶地听闻自己已经“死亡”了。
不光是全部财产被瓜分,他的妻子也跟别人跑了。
就连他在科学院的位置也换成了其他人......
或许我们总会记住和歌颂那些功名成就的人,却忽视了像他这样无畏付出的科学家。
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地球距离太阳有多远?
相信我们只要上网一搜,就能给出答案了。
即是近日点约为1.471亿千米,远日点为1.521亿千米。
然而说到这个距离是怎样算出来的,可能就没多少人知道了。
更鲜为人知的是,日地距离的测定被誉为“最崇高的天文问题”。
早在17世纪初期,科学家就想出了有效的测量方法。
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自古巴伦时期,天文学家就发现一个罕见的自然奇观:
作为内行星的金星在绕日运行时,会在某个时刻处在太阳和地球之间。
此时,地球上的人类就能看到日面上有一小黑点缓缓移动。
这就好比在太阳上长了一颗“美人痣”。
当金星和太阳、地球排成一条直线时,就发生了“金星凌日”现象。
那么,如何通过金星凌日这个奇观能测量出日地距离呢?
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观测金星凌日来确定太阳视差
一般来说,要想用这种方法测量日地距离,需要在两个经度相同、但纬度相差较大的地方同时观测金星凌日。
由于观测地点存在差异,两地看到的金星划过太阳的轨迹会有不同。
通过比较两条轨迹通过太阳的时间差异,能计算出金星相对于进行观测的两地的视差角。
然后,用两地间的距离除以这个视差角,就能计算出地球与金星之间的距离。
基于这组数据,人们就能利用开普勒第三定律计算出日地距离。
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开普勒第三定律:行星绕日运动轨道半径的立方与其运动周期的平方成反比
这种方法由著名的天文学家哈雷提出,但他本人却一直没能等到该现象发生。
由于金星与地球所在的公转轨道并不处在同一平面上,而是存在3.4°的夹角。
所以,金星凌日的情况十分罕见。
尽管如此,但要预测它发生的时间并不难。
哈雷就准确地预测金星凌日接下来将会在1761年和1769年发生。
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因为大约每隔100多年,就会发生一对间隔八年的金星凌日。
于是,他在去世之前就号召了全世界200多名天文学家共同完成该使命。
这也是有史以来人类首次为了同一个科学目标而联合在一起。
那时英国,奥地利和法国的天文学家前往世界各地,包括西伯利亚,纽芬兰、印度和中国等。
在那个交通极不发达的年代,科学家提前数年开始动身前往目的地。
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而本人的主人公,法国天文学家纪晓姆·勒让提则选择前往印度。
靠着一路的科研奋斗,纪晓姆已是颇负盛名的科学院院士。
作为当时的社会名流,他拥有着丰厚的家产和美丽的妻子。
但他现在必须得先忍受短暂的别离,走上为科研献身的探险之路。
他于1760年3月从巴黎出发,并于7月抵达法兰西岛。
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不曾想,英法两国突然爆发了七年战争。
这不仅阻碍了他前往东部的航道,还给他的行程蒙上了重重阴影。
但他并没有放弃,而是绕道而行,在漫无边际的海上漂泊数月。
最终,他在金星凌日的前三个月抵达了印度科罗曼海岸。
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可当他准备停船靠岸时,却得知那里已经被英国占领了。
更为棘手的是,驻守在那的英军不允许给法国人上岸,甚至他还被扣押了一段时间。
恢复自由后的纪晓姆不得不灰头丧气地回到海上继续漂泊。
眼看着凌日的时间就快到了,他心急如焚却又无能为力。
很不幸,金星凌日的那天(6月6日)到来时,他仍没能停泊靠岸。
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那一天天气晴朗,是观测这一天文奇观的最佳时机。
可纪晓姆却因颠簸的船只而无法进行观测,眼睁睁看着煮熟的鸭子飞了。
实际上,像勒让提这样没能顺利观测的天文学家并不在少数。
一些是观测工作到一半时遭到了战争的骚扰。另一些是遭受到恶劣天气以及疾病的影响,无法获得有用的数据。
不过当时纪晓姆无法得知这些信息,他认为自己是世界上最不幸的人。
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但其实对于顺利观测到此次凌日的人来说,也不一定能如愿达到目的。
因为他们将面临大自然的一项考验,即是所谓的“黑滴效应”。
原来要想准确观测,就得从金星切入太阳视圆面的时刻就开始精确地计时。
但现实是,金星并不会很清晰地切入太阳视圆面,而是会被拉长成椭圆形。
当金星突然再次变回圆形时,它极可能已经切入太阳视圆盘一段距离了。
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金星凌日时的“黑滴效应”
也就是说,技术不过关的话就会错过它最初切入的那一时刻,从而影响观测的精确度。
而纪晓姆也只好用这样的借口来宽慰自己了。
好在他知道自己在八年后还有一次观测的机会。
对他而言,观测凌日这件大事,不成功便成仁。
明知在异国他乡会遇到各种艰难险阻,但他还是毅然选择留在原地等待。
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不久之后,他想办法登上了印度这片神奇的土地,并在那里定居。
一开始,他面临最大的问题就是言语不通。
他使尽浑身解数来学习当地的语言,直到能跟当地人进行交流为止。
这位长相憨厚的法国人跟当地人结交了深厚的友谊。
接下来,他一边进行天文学研究工作,一边了解印度民俗和文学,研究当地环境和气候等等。
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大约18世纪的印度
同时,他还热情地传播金星凌日等天文学的知识。
当然,他一直都在为最重要的凌日观测做着各种准备工作。
为此,他还在当地修建了一个新的观测站。
看起来纪晓姆日子过得充实,但又有多少人能体会他这八年流落在外的孤寂。
他每日每夜都在挂念着远在大洋彼岸的家人,特别是自己深爱的妻子。
但为了能观测到金星凌日,他只好独自忍受着相思之苦。
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19世纪的金星凌日观测站
终于,他艰难熬过了8年,迎来了凌日的1769年。
彼时,纪晓姆几乎做足了一切准备工作,包括如何应对黑滴效应等。
按往年的经验,印度的五六月都是阳光普照的好天气。
为了确保万无一失,他从五月开始就做好随时观测的准备了。
苦心地等待了一个多月后,终于等来了6月3日金星凌日的这一天。
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本来是天气晴朗的好天气,可就在金星就要进入太阳的十多分钟前。
天色突然骤变,黑云密布,一场瓢泼大雨倾盆而下。
正在室外等待的纪晓姆被大雨淋得全身湿透了。
通常来说,金星凌日的整个过程会持续大约6小时左右。
它就像我们比较常说的日环食一样,凌日的过程会分为凌始外切、凌始内切、凌甚、凌终内切和凌终外切等多个步骤。
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金星凌日的全过程
可好不容易等雨停了,结果发现金星已经现出日轮了。
就这样,纪晓姆日思夜想的金星凌日又再一次结束了。
这也意味是足足八年的等待到头来成了一场空。
不是因为自己不努力,而是连老天爷突然变脸导致的,怨不得了谁。
这让纪晓姆感到彻底的绝望。
欲哭无泪的他瘫坐在地上,久久说不出一句话。
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他心里清楚,自己有生之年再也没有机会遇到了。
历史的经验来看,金星凌日以243年的周期重复以下模式:
经过121.5年漫长的岁月,会出现一对间隔8年的凌日事件。
而再过105.5年之后,会出现另一对间隔8年的凌日事件,周而复始。
这是因为地球与金星之间,存在着接近243:395的轨道共振。
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具体来说,就是地球上的243个恒星年(每年365.25636天)是88757.3天。
而金星上的395个恒星年(每年224.701天)是88756.9天,二者相当接近。
这意味着每经过243年,地球和金星就几乎运行到了各自轨道上的相同位置。
我们这个世纪的“金星凌日”分别发生在2004年和2012年。
根据时间推算,下一次的“金星凌日”将会发生在2117年。
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如果之前错过了的话,我们也跟纪晓姆一样再也没机会目睹这一奇观了。
只不过,这对我们没什么影响,但对纪晓姆却是沉重的打击。
一再错过的现实使他内心更望到了极点,纪晓姆很快就病倒在床了。
多亏了当地好友的悉心照顾 ,他才不至于被死神夺去性命。
虽说事业上一无所获,但至少还有远方的妻子在等着自己。
等身体恢复地差不多的时候,他就于1771年踏上了回家的征途。
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纪晓姆手绘的星空图
谁能料想到,当他回到故土时,却发现自己被“死亡”了。
不光财产被亲戚瓜分,连日夜思念的妻子也跟别人跑去结婚了。
甚至连自己努力当上的科学院院士位置也被人取代了。
原因在于,几乎所有人都认为,久无音讯的纪晓姆早就客死他乡了。
纪晓姆一气之下,将科学院和瓜分财产的亲戚告上了法庭。
具体诉讼经过已不晓得了,但结果是纪晓姆是以败诉告终的。
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他非但没能追回自己的财产,还欠下了一笔高额的诉讼费用。
原本就8年一事无成的他,更是被弄得像丧家犬一样落魄不堪。
或许身外之物还是次要的,又有谁能一再承受满心期待却落空的痛苦?
何况,这还是来自事业和家庭的双重打击。
好在他的的不幸遭遇得到了一位小姐的同情和支持。
久而久之,两人生出爱意,并结了婚。
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现代观测金星凌日的方法设备
在这之后,纪晓姆才重整旗鼓,开始了新的生活。
他在继续搞天文学研究的同时,还撰写了两本关于印度人文的书。
不久之后,他又一次凭借自己的才华,成为当地的知名人士。
至于未完成的金星凌日,以及日地距离的测算,也成了他终生的遗憾。
其实18世纪的那两次金星凌日都没有精准测算出日地距离。但它们在历史上有不可磨灭的意义。
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1883年,另一位科学家西蒙•纽科姆总结了4次金星凌日的观测记录,算出了1.4959亿千米这一结果。
放到现在来,这个数值看也是一个相当精确的数值。
几个世纪过去了,我们已不再依赖金星凌日来得到更精确的日地距离。
但人类对金星凌日的探索热情从未消减,并以此作为人类探索太阳系外行星的重要方法。
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而通讯发达的当下,观星八年成“死人”的辛酸故事已然不会再上演。
但像纪晓姆这样无名又无悔为科学的人却从未减少过.......
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