天文学家——赫歇尔

《中国科技史杂志》第42卷（2021年）第1期：56_^6The Chinese Journal for the History o f Science and Technology Vol.42 (2021 )No. 1威廉•赫歇尔与凝缩的宇宙张嘉懿(中国科协创新战略研究院，北京100038)摘要威廉•赫歇尔是公认的恒星天文学的开创者，他的宇宙论更是兼 具突破性和时代性的双重特点。

18世纪的宇宙观已经完全突破古代静态、封闭有限的观念，转向以牛顿力学为基础的宇宙生成论。

在威廉•赫歇尔以前，康德、赖特等人已经提出了各自的宇宙论。

然而此时的宇宙生成论多是牛顿力学外衣下哲学思辨或神学的产物，缺乏观测证据。

赫歇尔吸收了前人宇宙是生成演化的思想，并根据自己独特的统计和分类方法将星云按照其形态、亮度排列出了一个演化序列，演化被引力所支配，形成了 一个不断收缩、物质凝聚的宇宙图景。

该宇宙论同古代水晶球模型以及20世纪天体物理学兴起后的膨账宇宙观皆形成鲜明对比，代表了前天体物理时期天体力学体系下的宇宙论思想。

关键词赫歇尔宇宙论星云宇宙生成论中图分类号 N09:P159文献标识码 A文章编号1673-1441(2021)01-0056-111引言宇宙论（Cosmology)的主要内容是研究宇宙的结构，而宇宙生成论（Cosmogony)的目 的则是研究宇宙的发展变化。

在18世纪之前，传统意义上的宇宙生成论往往在宗教神学 的领域，并不属于天文学的研究范畴。

18世纪的天文学开始从几何天文学向天体力学转 变，宇宙生成论也渐渐开始摆脱原本的神学色彩，走上哲学思辨与牛顿力学结合的道路。

康德、赖特(Thomas Wright)和朗伯特(mbert)等人均基于牛顿力学提出了各自的 天体演化理论。

然而，这些理论仍然不能说是天文学意义上的演化论，它们缺乏天文学最 —观测证据的支持。

基本的要素—威廉•赫歇尔是真正意义上将宇宙生成论提升到天文观测层面的第一人®。

四季变化：1781年，天文学史上大名鼎鼎的天文学家威廉·赫歇尔，根据火星上那些标记随着火星自转而移动的方式，推断火星的自转轴也是倾斜的，而且倾斜的角度几乎与地球自转轴倾斜的角度相同。

既然这样，火星就应该像地球那样有冬去春回，寒来暑往。

主要体现在两极冰盖大小的变化，夏季冰盖就缩小，冬天就扩大。

我们知道，地球上一年时间的长度是365.25天，除了月球亦步亦趋地跟着地球绕太阳旋转，年的长度相同外，在太阳系的其他天体上，年的长度是有差异的。

在类地行星（水星、金星和火星称为类地行星，它们自转较慢，没有卫星或卫星很少）中，火星上的一年最为漫长，有687个地球日。

既然火星自转轴与地球自转轴倾斜的程度几乎相同，按说火星上的季节变化方式应与地球相同。

但由于火星上每个季节的时间比地球上长一倍，再加上火星比地球离太阳远，所以火星上的每个季节都比地球上相同的季节要寒冷。

另外，由于火星绕太阳公转的椭圆轨道比地球椭圆轨道要扁，导致火星南北半球的四季差异比地球上更为显著。

由于同样的原因，火星上四季长度的差异也比地球上四季长度的差异更大。

地球上各个季节长度的差异最多不超过5%，而火星上北半球的春季竟比秋季长1/3左右。

地质结构：火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。

一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。

相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。

如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。

由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。

再加之地面的轻微应力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。

但是，人们却未发现火山最近有过活动的迹象。

虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动。

赫歇尔—搜狗百科展开全文个人简介弗里德里希·威廉·赫歇尔（Friedrich Wilhelm Herschel，1738年11月15日—1822年8月25日），英国天文学家，古典作曲家，音乐家。

恒星天文学的创始人，被誉为恒星天文学之父。

英国皇家天文学会第一任会长。

法兰西科学院院士。

用自己设计的大型反射望远镜发现天王星及其两颗卫星、土星的两颗卫星、太阳的空间运动、太阳光中的红外辐射；编制成第一个双星和聚星表，出版星团和星云表；还研究了银河系结构。

威廉·赫歇尔1738年11月15日出生在汉诺威，父亲是汉诺威近卫步兵连军乐队的双簧管手，6个孩子中威廉排第三。

他15岁时就子承父业，在军队中当小提琴手和吹奏双簧管，志向是当一名作曲家。

但是他又将大量业余时间用于研究语言和数学以及光学，产生了用望远镜亲眼观看天体的强烈愿望。

1756年，“七年战争”来临，威廉厌恶战争，于是设法于1757年脱离军队，逃往英国，先是在利兹，后来又到胜地巴斯。

音乐天赋帮助他在巴斯站稳脚跟。

1766年被聘为巴斯大教堂的管风琴师，已经成为当地著名的风琴手兼音乐教师，每周指导学生达35名。

1772年，比他小12岁的妹妹卡罗琳和他会合，担任他的管家。

1772年，比他小12岁的妹妹卡罗琳·赫歇尔（1750—1848）与他会合，并担任他的管家，同时想威廉学习英语和数学。

她不仅悉心照料家务，而且用极详细的日记，留下了威廉整整五十年的工作史。

当威廉因为专注于磨望远镜镜片时，卡罗琳就喂哥哥吃饭。

荣誉成就威廉早已对天文学发生了兴趣，于是着手制造自己的望远镜并从事观测；卡罗琳当他的助手，也开始了自己的天文研究。

1773年，威廉用买来的透镜造了自己的第一架天文望远镜，可放大40倍，到1776年，他已经制造出焦距3米和6米得反射望远镜，开始进行巡天观测。

1781年3月13日赫歇尔威廉发现了一颗新的行星——天王星，轰动一时。

天王星的“小兄弟”作者：暂无来源：《百科探秘·航空航天》 2020年第3期文/ 晨风天王星大家都很熟悉了，它的发现者威廉·赫歇尔也成了大家耳熟能详的天文学家之一。

今天，我们来聊聊天王星卫星，看看天王星的这些“小兄弟”身上有什么有趣的故事吧！如今，我们已知的27 颗天王星卫星，绝大部分都是人类在进入航天时代以后发现的。

在1977 年旅行者2 号探测器发射升空的时候，人类只发现天王星有5 颗卫星，而当旅行者2 号探测器在1986 年从天王星附近飞过时，它一下子发现了10 颗新卫星。

遗憾的是，1986 年之后，再也没有任何探测器近距离飞掠天王星。

不过，人类对新的天王星卫星的发现脚步并未就此终止。

随着望远镜技术和观测技术的不断进步，天文学家们仍在陆续发现新的天王星卫星，比如在2003 年他们就发现了天卫二十六、天卫二十七和天卫二十三。

在如此多的天王星卫星中，最有趣的还要数早期发现的那几颗，如最大的天卫三和最怪的天卫五。

天王星卫星的命名在天王星的27 颗卫星中，有25 颗是根据英国剧作家莎士比亚作品中的人物命名的，另有2 颗的名字取自英国诗人亚历山大·蒲柏的《劫发记》。

天卫三和天卫四在1787 年由威廉·赫歇尔首先发现之后并没有专门命名，直到半个多世纪后的1852 年，随着另外2 颗天王星卫星被发现，才最终由威廉·赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔为4 颗天王星卫星进行了命名。

在命名时，约翰首次打破了以古希腊神话人物给天体命名的准则，采用了英国著名剧作家莎士比亚作品中的人物来为这些卫星命名，其中天卫三（提泰妮亚， Titania）和天卫四（奥布朗，Oberon）的名字源于莎士比亚著名喜剧作品《仲夏夜之梦》中精灵王国的仙后和仙王，天卫五（米兰达，Miranda）的名字取自莎士比亚歌剧作品《暴风雨》。

捕获卫星的飞掠之旅迄今为止，仅有一颗人类探测器对天卫三进行过近距离观察，那就是1986 年1 月飞掠天卫三的旅行者2 号探测器。

反射望远镜的发展历程来源: 太空探索杂志社供本网专稿（原载《太空探索》2009年3月——9月）以反射镜为物镜的望远镜，叫反射望远镜，是天文望远镜中最常见的形式。

如果把天文望远镜发展历程比作枝繁叶茂的大树，那么折射望远镜的发展脉络只是这棵大树的一个支杆（尽管是可能最重要的支杆之一），而真正的主杆是反射望远镜，近现代的太阳望远镜、射电望远镜和空间望远镜这几个支杆都是从反射望远镜这个主杆衍生而来的，而当前的多镜面望远镜和超巨大望远镜就是反射望远镜这个主杆的目前的最前端。

由此可知，反射望远镜的历史在天文望远镜发展史中的地位是何等重要。

现在我们来介绍它的发展历程。

反射望远镜的酝酿在整个17世纪，折射望远镜做得越来越长，使用变得越来越困难。

反射镜与透镜一样，也具有聚光的本领，这是古人早已经知道的事实。

在长镜筒折射望远镜渐入绝境的情况下，人们自然想到利用反射镜。

1632年意大利数学家、伽利略的学生博纳文图拉·卡瓦列里（Bonaventura Cavalieri，1598～1647）在《燃烧镜》一书中探讨了阿基米德是否在叙拉古燃烧了敌船，也为能建造反射望远镜作了理论阐述。

另一位意大利僧侣尼科洛·祖奇（Niccolo Zucchi，1586～1670）在1652年出版的一部著作中声称，自己在1616年就用凹面镜作物镜，制作了世界第一架反射望远镜，但是他的望远镜无法解决诸如“如果你的头阻挡了视线，那么你在镜子里怎么会看到东西呢”的问题。

1663年英国数学家和天文学家詹姆斯·格里高里（James Gregory，1638 ～1675）出版了《光学的进程》一书，其中首度提出使用两个凹面镜制造反射镜的实用设计。

格里高里精通数学，他的设计十分完美：主镜设计成一个抛物面，副镜设计成一个椭圆球面，这样既能消除球差，同时又能消除色差。

可惜，当时的工艺技术水平完全达不到他的要求，这在当时只能是“纸上谈兵”的设计。

世界十大著名天文学家导语：天文学家通常指的是研究天体和天体运行规律的著名人士，不管是中国还是国外，均有相关的研究人士，那世界范围从古希腊时期至今，都有哪些著名人士影响到了世界天文的发展呢，本文就为大家盘点最具影响力的十大天文学家，一起来了解一下吧。

1.尼古拉·哥白尼这个文艺时期波兰著名天文学家、数学家、教会法博士和神父，是在40岁提出了更正人们的宇宙观日心说，并发布有伟大著作《天体运行论》的文艺复兴时期的一位巨人，这个毕生醉心于研究天文学的人为后世留下宝贵的遗产。

2.威廉·赫歇尔威廉·赫歇尔这位英国著名天文学家、古典作曲家和音乐家，是利用自行设计的大型反射望远镜分别发现有天王星及其两颗卫星、土星的两颗卫星、太阳空间运动和太阳光中的红外辐射，并研究了银河系结构，编制双星和聚星表，出版了星团和星云表。

3.郭守敬郭守敬字若思，是世称郭太史的远超著名天文学家、数学家和水利工程专家，在86年的一生中著有《推步》、《立成》等十四部天文历法著作，制订出的《授时历》是当时世界上最先进的一种历法，并发明有简仪、高表等十二种新仪器。

4.约翰尼斯·开普勒这位出生于1571年的德国著名天文学家、数学家和占星家，是发现有轨道定律、面积定律和周期定律、行星运动三大定律，第一个完全解释太阳系行星运动的著名天文学家，这位现代实验光学奠基人被后世誉为天空立法者。

5.第谷·布拉赫第谷·布拉赫这位出生于1546年一个贵族家庭的丹麦著名天文学家和占星学家，是于1572年发现了仙后座一颗新星，并受到丹麦国王的邀请在汶岛建造了天堡观象台，也是曾提出介于地心说和日心说之间宇宙结构体系的近代天文学的奠基人。

6.爱德文·哈勃爱德文·哈勃这位专注于研究现代宇宙理论的美国著名天文学家，是建立了哈勃定律、发现了大多数星系存在红移现象、提供宇宙膨胀实力证据的河外天文学的奠基人，并且以《星云世界》《用观测手段探索宇宙学问题》为代表作品。

古代四大天文学家是哪四位天文学家是以天体以及天体运行规律为研究对象的著名人士。

那么关于古代四大天文学家是哪四位?让我们一起来了解一下吧。

古代四大天文学家是哪四位一、张衡(公元78-139年),字平子,南阳西鄂人(今河南省南阳市石桥镇夏村),曾任尚书和河间相等职.他"天资睿哲,敏而好学,如川之逝,不舍昼夜.道德漫流,文章云浮,数术穷天地,制作侔造化,奇技伟艺,磊落焕炳."他"不患位之不尊,而患德之不崇;不耻禄之不伙,而耻智之不博."是我国东汉时期伟大的科学家、文学家、发明家和政治家,在世界科学文化史上树起了一座巍巍丰碑.二、石申,一名石申夫,魏国人,战国中期天文学家、占星家.生卒年不详,大约生活在公元前4世纪.《史记·天官书》记载,战国时期著名的天文学家有四家：“在齐,甘公;楚,唐昧;赵,尹皋;魏,石申.”还说各家的天文学都有占星术的内容,在他们的著作中能够看到当时战乱相寻的形势,记录着为政治事件占验的各种各样的说法,即“田氏纂齐,三家分晋,并为战国.争于攻取,兵革更起,城邑数屠,因以饥谨疾疫焦苦,臣主共忧患,其察视祥候星气尤急,近世十二诸侯七国相王,言从(纵)衡者继踵,而皋、唐、甘、石因时务论其书传,故其占验凌杂米盐.”《史记正义》引南朝时代梁阮孝绪的《七录》说,“石申,魏人,战国时作《天文》八卷也.”可惜书已失传.石申在天文学方面的贡献,是他与甘德所测定并精密记录下的黄道附近恒星位置及其与北极的距离,是世界上最古的恒星表.相传他所测定的恒星,有138座,共880颗.从唐代《开元占经》中保存下来的石申著作的部分内容看,其中最重要的是标有“石氏曰”的121颗恒星的坐标位置(今本《开元占经》中佚失6个星官的记载).现代天文学家根据对不同时代天象的计算来验证,表明其中一部分坐标值(如石氏中、外星官的去极度和黄道内、外度等)可能是汉代所测;另一部分(如二十八宿距度等)则确与公元前4世纪,即石中的时代相合.三、郭守敬(1231-1316),中国元代的大天文学家、数学家、水利专家和仪器制造家.字若思,顺德邢台(今河北邢台)人.生于元太宗三年,卒于元仁宗延二年.郭守敬幼承祖父郭荣家学,攻研天文、算学、水利.元十三年(公元1276年)元世祖忽必烈攻下南宋首都临安,在统一前夕,命令制订新历法,由张文谦等主持成立新的治历机构太史局.太史局由王恂负责,郭守敬辅助.在学术上则王恂主推算,郭主制仪和观测.至元十五年(或十六年),太史局改称太史院,王恂任太史令,郭守敬为同知太史院事,建立天文台.当时,有杨恭懿等来参予共事.经过四年努力,终于在至元十七年编出新历,经忽必烈定名为《授时历》.四、祖冲之(公元429-500年)是我国南北朝时期,河北省涞源县人.他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍,勤奋好学,刻苦实践,终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家.祖冲之在数学上的杰出成就,是关于圆周率的计算.秦汉以前,人们以"径一周三"做为圆周率,这就是"古率".后来发现古率误差太大,圆周率应是"圆径一而周三有余",不过究竟余多少,意见不一.直到三国时期,刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术",用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长.刘徽计算到圆内接96边形,求得π=3.14,并指出,内接正多边形的边数越多,所求得的π值越精确.祖冲之在前人成就的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,求出π在3.1415926与3.1415927之间.并得出了π分数形式的近似值,取为约率 ,取为密率,其中取六位小数是3.141929,它是分子分母在1000以内最接近π值的分数.祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从考查.若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话,就要计算到圆内接16,384边形,这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的.祖冲之计算得出的密率,外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了.为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把π=叫做"祖率".【知识拓展】外国有哪些天文学家泰勒斯公元前624年-公元前546年、古希腊天文学家、物理学家托勒密公元90年-168年、古希腊天文学家哥白尼 1473年-1543年、波兰天文学家伽利略爱因斯坦克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens)第谷哈雷牛顿开普勒拉普拉斯拉格朗日勒梅特梅西耶(也译梅西叶)阿利斯塔克罗蒙诺索夫威廉·赫歇尔爱丁顿埃德温·哈勃(Edwin Hubble)央斯基杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar) 斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)。