从音乐家到天文学家，他被誉为“恒星天文学之父”

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从音乐家到天文学家，他被誉为“恒星天文学之父”

来源：云栖科学史

作者：廖细英

1781 年 3 月 13 日，威廉·赫歇尔爵士第一次在英格兰萨默塞特郡巴斯镇新国王街 19 号的花园中观察到天王星，但最初将其报告为一颗“彗星”（1781 年 4 月 26 日）。

“A knowledge of the construction of the heavens has always been the ultimate object of my observations…”– William Herschel, Astronomical Observations relating to the Construction of the Heavens… (1811)

“对天球构造的了解一直是我观察的最终目标……”——威廉·赫歇尔


弗雷德里克·威廉·赫歇尔（William Herschel，1738—1822）

从汉诺威到英国

弗里德里希·威廉·赫歇尔（Friedrich Wilhelm Herschel，1738—1822）是军事音乐家伊萨克·赫歇尔和安娜·莫里岑的儿子。赫歇尔 14 岁时加入了库尔–汉诺威队，成为一名双簧管手和小提琴手。他在很小的时候就开始对数学和语言产生了兴趣。七年战争爆发时，在法国军队于 1757 年占领汉诺威之前，他的军团被转移到英国。1756 年秋，他带着这个团回到祖国，但同年，离开军队后，他和他的兄弟雅各布又来到伦敦，雅各布也是一名音乐家。

在巴思市的音乐生涯

赫歇尔一生创作的音乐作品包括 24 首交响乐，以及几首协奏曲和教堂音乐。1761 年赫歇尔搬到桑德兰，在那里他被聘为纽卡斯尔乐团的第一小提琴手。巴思市（萨默塞特郡）是当时英国社会和文化生活的中心之一。

赫歇尔很快加入了当地的乐团，也是英国最好的乐团之一，并在同年成为该乐团的领袖。与此同时，他在 1766 年 10 月成为巴思八角形教堂的管风琴师。在巴思，他和他的管弦乐队在布里斯托尔的皇家剧院以及其他地方进行了客串演出；在大斋节期间，他在巴思指挥了清唱剧的表演。他在 1759 年到 1769 年间创作了大部分规模更大的作品。他的妹妹卡罗琳经常被邀请在那里担任女高音独唱。

对天文学的兴趣

然而，在音乐家的生涯中，赫歇尔开始对镜头和数学产生了兴趣。这也引起了他对天文学的兴趣，于是他开始建造他的第一个反射望远镜。据记录，赫歇尔每天花大约 16 个小时进行抛光和研磨工作。他的第一次认真的观察尝试被记录在他的天文学日记上。

据推测，在 1779 年，赫歇尔开始系统地寻找双星，并列出了他的新发现，直到 1792 年。五年后，他发现了它们相对位置的变化，这些变化不能归因于地球轨道引起的视差。1802 年，他宣布这两颗恒星可能是由相互引力运行的“双星系统”。一年后，他的假设得到了证实，他在这一领域的理论和观测工作为现代双星天文学提供了基础。

新行星

“I compared it to H Geminorum and the small star in the quartile between Auriga and Gemini, and found it’s so much larger than either of them, suspected it to be a comet.”– William Herschel’s discovery of Uranus.

“我把它与御夫座和双子座之间的小恒星作对比，发现它比他们中的任何一个都要大得多，我怀疑它是一颗彗星。”——威廉·赫歇尔

肉眼可以看到天王星，它在太阳周围移动得非常缓慢，因此在望远镜发明后，它并没有被认为是一颗真正的行星。第一位皇家天文学家约翰·弗朗斯蒂德甚至将这颗行星归类为“34 金牛座”。赫歇尔当时还是业余天文学家，他在 1781 年 3 月 13 日用他自己建造的望远镜发现了天王星。然而，他误以为这颗行星是彗星。三个月后，天文星被认定为行星，并被皮埃尔-西蒙·拉普拉斯和安德斯·约翰·莱克斯尔证实。

赫歇尔以国王乔治三世的名字称这颗新行星为“乔治亚星”。然而，这个名字并没有留下。这个行星后来被称为“赫歇尔星”，后改称“天王星”。在他著名的发现大约六年后，赫歇尔还发现了天王星最大的卫星泰塔尼亚和奥伯龙。赫歇尔被授予科普利奖章，并当选为英国皇家学会的会员。1782 年，他被任命为“国王的天文学家”。在赫歇尔和他的妹妹卡罗琳搬到达切特后，他继续制造望远镜。据推测，他卖出了大约 60 件望远镜。



深空调查

从 1782 年到 1802 年，最集中的是从 1783 年到 1790 年，赫歇尔进行了系统的调查，以寻找“深空”或非恒星物体。排除重复和“失去”的条目，赫歇尔最终发现超过 2400 个天体，被他定义为星云。他的发现进一步发表在三个目录：1000 个新星云和星团的目录（1786），2000 个新星云和星团的目录（1789）和 500 个新星云和星团的目录（1802）。


1781 年 3 月 13 日，卡罗琳记下了笔记：威廉发现了天王星

发现红外辐射

1800 年，赫歇尔将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此他得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。


赫歇尔发现红外线

赫歇尔望远镜

“I have made it a rule never to employ a larger telescope when a smaller will answer the purpose.”– William Herschel: His Life and Works (1880)

“我制定了一个规则：当较小的望远镜能达到目的时，永远不要使用较大的望远镜。”——《威廉·赫歇尔爵士：他的生活和作品》（1880）

在赫歇尔的职业生涯中，他建造了 400 多台望远镜。其中最大和最著名的，是一个有 1.26 米主镜和 12 米焦距的反射望远镜。由于当时的窥镜反射率很差，赫歇尔从他的设计中去掉了标准牛顿反射镜的小对角镜，并倾斜了他的主镜，这样他就可以直接看到形成的图像。这个设计后来被称为赫歇尔望远镜。1789 年，在这个仪器投入运行后不久，他发现了土星的一个新卫星：米马斯。


表现赫歇尔的 20 英尺高反射望远镜的版画，出版于 1794 年

月球上的生命？

赫歇尔确信，他已经发现了月球上生命的充足证据，并将其与英国乡村进行了比较。他认为其他行星都对火星有特殊的兴趣，这与他的大多数同时代科学家是一致的。在赫歇尔的时代，科学家们倾向于相信文明世界的多样性；相比之下，大多数宗教思想家提到的则是地球的独特性。

1822 年 8 月 25 日，赫歇尔在天文台去世，享年 83 岁。赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔后来也成为了一名著名的天文学家。

来源：云栖科学史

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科学元典 2023-10-17 20:02 发表于安徽