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2018年07月

哈雷彗星 我还会回来的

来源:科普中国   作者:邵松松

  哈雷彗星这件事要从1066年说起。

  11世纪中叶的英国正在经历着历史上一次洗牌,法国公爵威廉的军队向着英国哈罗德国王的撒克逊士兵发起了最后的攻击。这是史上著名的诺曼征服战争。看这个名字就知道英国人溃败了,不然就该是英国反侵略战争了。这场战争既是诺曼人对外扩张的继续,又是西欧同英国之间的一次大融合。这场战争得力于法国的铁蹄,同样也得利于一颗彗星。相传,就在两国对抗之际,英国的上空划过一颗彗星,吓坏了正在顽强抵抗的撒克逊士兵。因为在中世纪,彗星被看做是预示国王死亡的征兆。这颗彗星就是文章的主角——哈雷彗星。

 

  诺曼征服战争

  众所周知,哈雷彗星是以哈雷的名字来命名,但个中缘由恐怕就不是众所周知,而是众所不知了。

  哈雷,人称“南天第谷”。要知道第谷可非等闲人士,他是丹麦著名天文学家,近代天文学的奠基人。他不仅是一位杰出的观测家,是著名天文学家开普勒的导师。这两个身份已经把第谷推向了天文学家的顶峰,那么“南天第谷”又从何说起呢?哈雷1656年出生在英国的哈格斯顿,这里距离伦敦很近,虽然没有伦敦繁华,但也不会太过逊色。哈雷于1673年进入牛津大学女王学院学习数学,但是就在他1676年毕业之际,他放弃了即将到手的学位证书,只身搭乘东印度公司的航船,在海上航行了三个月,到达南大西洋的圣赫勒纳岛,建立起人类第一个南天观测站,进行了一年多的天文观测,测编了世界上第一份精度很高的南天星表,因此被誉为“南天第谷”。第谷对彗星早有研究,他提出彗星是一种天体,但具体是什么样的天体却并未探明。

  1680年,哈雷在法国旅游时看到了有史以来最亮的一颗大彗星,耀眼的彗星不仅点亮了夜空,同时也点亮了他的好奇。两年后,他又看到了另一颗大彗星。这两颗大彗星在他心中留下了极为深刻的印象,怂恿着他向彗星进击。

  在当时,牛顿还健在,哈雷觉得他可能会给自己一些解释。当他问牛顿是怎样巨大的力才能控制住彗星的运动时,牛顿平静地回答,这颗彗星沿椭圆的轨道运行,是由与距离平方成反比的力决定的。哈雷对此感到瞠目结舌,牛顿不仅知道是什么力,还给出了具体的公式,他有些试探地问:“你怎么知道的?”牛顿仍然用平静的语气说:“我计算出来的。”

  哈雷敏锐地意识到这是科学史上一大突破,因此鼓励牛顿继续研究,并且慷慨解囊提供了出版这一理论的经费。1687年在哈雷的资助下,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,这本书阐述了万有引力定律。

 

  这本书由哈雷资助出版

  按照牛顿的理论,哈雷很快整理出了大量彗星的运行轨道,发现1531、1607和他刚刚观测到的1682年的彗星轨道极其相似,于是他大胆地预测,这可能是同一颗彗星。但哈雷没有立即下此结论,而是不厌其烦地向前搜索,发现1456年、1378年、1301年、1245年,一直到1067年,历史上都有大彗星的记录。根据牛顿的公式进行计算,他预计这颗彗星将会在1758年再次划破英国的夜空,考虑到木星引力的作用,他还做了另外一个可能会在1759年初回归的保守估计。这个理论被发表在1705年哈雷的著作《彗星天文学论说》里,这个大胆的预测遭到了科学界两极分化的回应,一部分人说他是痴人说梦,另一部分人则勇敢地支持他的结论,法国数学家克雷荷在哈雷的基础上做了更为精确的预报:由于木星和土星的影响,彗星将在1759年4月13日前后一个月过近日点。遗憾的是,那时候哈雷已经年过五十,而且他熟悉自己的身体状况,恐怕难以支撑到那个时候。那个时候不管那一年彗星会不会回来,哈雷和牛顿都确定会离我们而去。考虑到这一点,他在《彗星天文学论说》中写道:“如果彗星最终根据我们的预言,大约在1758年再现的时候,公正的后代将不会忘记这首先是由一个英国人发现的……”

 

  哈雷肖像

  1758年新年刚过,隶属于法国天文台的梅西叶就开始动手观测,以期成为第一个证实彗星回归的人。1759年1月21日,他终于找到了这颗彗星。但是1758年圣诞之夜德国德雷斯登附近一位农民天文爱好者已捷足先登,发现了回归的彗星,得知这个消息的梅西叶知道自己没戏了。1759年3月14日哈雷彗星划过近日点,此时无需任何望远镜器材,肉眼即可观测到拖着长长尾巴的彗星轨迹。此时,哈雷已长眠地下十几年了。但当时的人们没有忘记哈雷,将这颗彗星命名为哈雷彗星。

 

  哈雷彗星

  历史上关于哈雷彗星的记载多如牛毛,我国对哈雷彗星的记载,最早可追溯到殷商时代。《淮南子·兵略训》篇写到:“武王伐纣,东面而迎岁,至汜而水,至共头而坠。彗星出,而授殷人其柄。时有彗星,柄在东方,可以扫西人也!”据中国现代天文学家张钰哲推算,这是公元前1057年的哈雷彗星回归的记录。更为确切的哈雷彗星记录是《春秋左传·鲁文公十四年》中的记载,“秋七月,有幸孛如北斗”,这一年是春秋鲁文公十四年,即公元前613年这是世界第一次关于哈雷彗星的确切记录。自从秦始皇七年,即从公元前240年起,中国记录了历次哈雷彗星的回归时间。据中国现代天文学家朱文鑫考证:自公元前240年至1910年共有29次记录,并符合计算结果。遗憾的是,我国古人未能确定某次出现的彗星是不是曾出现过的那一个。因此让哈雷这个英国人捷足先登。

  根据现在更加精密的观察和计算,天文学家预测哈雷彗星下次回归时间为2061年中,距离2015年还有46年,到时候,我们一起来见证哈雷彗星的再次莅临。

 

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  作者: 邵松松   [责任编辑: 张莉明