「知道SET」哈雷與哈雷彗星

本集主題:哈雷與哈雷彗星

歷史上,人們總是把彗星的出現視作某種徵兆,甚至有些人認為,說不定彗星就是當耶穌在馬廄裡降生時照亮了早晨的“伯利恆之星”。而哈雷彗星可以說是當今彗 星界的“網紅”,我國早就對其有所記載,據朱文鑫在《天文考古錄》一書中考證: 自秦始皇七年 (公元前240年) 至清宣統二年 (1910年)共有29次記錄,並符合計算結果。其實,早在《春秋》中就有相關的記錄: “魯文公十有四年(公元前613年), 秋七月, 有星孛入於北斗。而我們的故事就是圍繞著這顆彗星展開的。

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1759年1月21日的夜晚,在晴朗的天空下,法國天文學家,同時也是後來被譽為“彗星獵人”的查爾斯·梅西耶(Charles Messier),仰望著天空,等待著那激動人心的一顆,這顆時隔76年再度出現的彗星如約而至,梅西耶振臂高呼,“他終於來啦!哈雷彗星!”

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然而,雖然這位天文學家為了成為這顆彗星迴歸預言的第一見證者付出了很多努力。但是正如最近某位網際網路大咖所說的一樣,在前進的道路上,總是會有意想不到的事情發生。1758年的平安夜,一位德國的天文愛好者,率先見證了這次天文學史上的重大事件。

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當然,梅西耶的故事也還遠未結束,後來他發表了著名的《梅西耶星表》這期間發生的事,我們暫且按下不講,未來有機會再跟大家詳細聊一聊。

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接下來,我們把時間軸拖動到這一切的開始。1656年在英國倫敦一個富裕的家庭裡,我們真正的主人公埃德蒙·哈雷 (Edmond Halley)降生了,他從小就熱愛天文學、數學和物理學, 曾就讀於著名的倫敦聖保羅學校。1673年哈雷進入牛津大學王后學院學習數學。

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成年以後的哈雷,人生就像開了掛一樣。他當過船長、地圖繪製員、牛津大學幾何學教授、皇家制幣廠副廠長、皇家天文學家,發明了深海潛水鐘、氣象圖和運算表,提出了利用金星凌日的機會測算地球到太陽的距離的方法,更讓人想不到的是,他竟然發明了一種把魚類保鮮到淡季的實用方法。

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當然,他的成就還遠不止這些,比如他協助牛頓出版了改變了世界的《自然哲學的數學原理》,全書三卷的出版過程,可謂是跌宕起伏,而整個事件的開端,竟然是因為一次小小的賭注,將來我們單列一集專門講講這其中的發生的事。

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但是哈雷最廣為人知的,還是他在天文學上的成就,1676年,皇家天文學家弗拉姆斯蒂(F。 Flamsteed) 正在格林尼治天文臺從事北天星表的編制工作。而20歲的哈雷,為了繪製南天星表,毅然放棄了學位,在海上顛簸了3個月, 一路衝向南大西洋的聖赫勒納島, 建立了南半球第一個天文臺。 2年後,他的星表正式出版, 其中包含了超過300顆恆星的方位,而哈雷也在這之後被選為皇家學會的會員。

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1680年,哈雷在巴黎天文臺,與時任臺長的卡西尼,觀測到了當年出現的一顆大彗星,自此,哈雷對彗星這種自古以來就被視作“不祥之兆”的天體產生了濃厚的興趣。

1684 年, 哈雷同牛頓 (I。 Newton, 1642- 1727)在劍橋結識,展開了他們在學術上的合作。並協助牛頓於1687 年出版了《自然哲學的數學原理》 這部偉大的著作。在書中,牛頓提出了力學的三大定律和萬有引力定律,不僅用數學的方法解釋了天體執行的軌道,還定義了使天體首次產生運動的相互作用力,也就是引力。

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麼,行星以橢圓軌道繞太陽運動已成定論,彗星會不會有的也像行星一樣繞太陽成橢圓軌道運動而定期迴歸地球附近呢? 有了萬有引力這個趁手的工具,在那個還沒有電腦的時代,哈雷憑藉著自己的毅力與智慧,在大量資料中尋找有關彗星的記錄,他發現1682年、1607年以及1531年出現的彗星軌道非常相似,接著他大膽的推測這些記錄中的,其實是同一顆彗星,其間隔為75-76年迴歸一次。但科學是嚴謹的,絕不能妄下結論。為了給出精確的預測,哈雷展開了長達一年的計算工作,同時繼續回溯歷史記錄,並發現1456年、1378年、1301年、1245年、直到1066年,都有大彗星的記錄。

透過計算,哈雷推測這顆彗星將於1758年再次迴歸。後來, 他估計其他行星可能影響到彗星的運動,在拉朗德,勒波特等人的幫助下,又經過數月的計算,把迴歸的日期推遲到了1759年4月。

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如此大膽的推測,無疑會引起學界的廣泛關注,哈雷的預言是否會實現呢?這個問題無疑將從提出之日起,縈繞所有希望看到答案的人半個世紀。而最想親眼見證這一偉大時刻的哈雷,於1742 年以86歲的高齡去世。16年後,在1759年,全世界的天文觀測者都見證了哈雷彗星的迴歸,它於當年3月12日過近日點,正好處在哈雷預測的範圍內。

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1986年3月6日宇宙飛船發回哈雷彗星照片

而哈雷彗星的最近一次出現是在1986年。據推算,它將在2061年再次迴歸,怎麼樣?要不要提前預定一場觀星活動呢?

欄目簡介

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知·道SET(Science,Education,Time)是一檔綜合科普欄目,內容包含天文、數學、物理、化學、地球、生命等學科,提供多視角,跨學科的科普內容,讓更多人提升對科學的認知和興趣。發現新知的同時,以科學的態度看懂身邊事。

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