地球绕日公转的证明

布拉得雷(1693-1762 年)是继弗兰斯提德和哈雷之后的英国第三位皇家天文学家,格林尼治天文台第三任台长。他的最大优点是勤于观测,细致, 观测质量极高。他的最大发现——光行差,有力地支持了哥白尼的日心说。

他对测量恒星距离的问题布拉得雷很感兴趣。那个时代,大家认为恒星的距离要比太阳和行星远得多,但究竟远到什么程度,没有一个人能说清楚。看来只能通过测量恒星的视差这一方法,使问题得到澄清。日心说提出之后, 既然认为地球绕太阳公转,从地球轨道的两个不同地方观测恒星,应该能够测出视差,可是一个多世纪来,很多科学家一直在寻找恒星的视差,但谁都没有找到,日心说在这个问题上是受到很大责难的。

卡西尼曾经用视差的方法测量火星距离,但是火星只是个离我们很近的行星,遥远恒星的视差一定小得无法与之相比,布拉得雷的这种想法是对的, 因此他认为,唯一的希望是从地球绕日轨道的两端,也就是相隔 6 个月,对同一颗恒星进行观测,这或许还有可能测量出它的视差来。因为,这是他所能找到的最长基线,长约 3 亿公里。

1725 年,布拉得雷与丘地方的一位天文爱好者莫利纽克斯合作,在后者的私人天文台对天龙座r(念伽马,中名天棓四)星进行观测和测量。所以挑选这颗星,是因为从英国本土看,它几乎从天顶,即从天球上直接位于观测者头顶上的那一点经过,测量工作比较方便。经过一年的观测,他们发现天棓四的位置确实有变化,可是,位移的方向并不符合他们期望的那种视差位移。这使他们感到很沮丧,也不清楚这究竟是怎么回事。

其实,他们选的那颗天棓四,从表面上看比较亮,是颗 2 等星,它的距

离是不小的,达 108 光年,这么远的恒星自然观测不到它的视差,这是理所当然的。当时,他们两人没有估计到这一点。

从布拉得雷以观测精细著称来看,这不可能是由于他们的观测误差造成的。那么,天棓四的微弱位移又该如何解释呢?

据说,有一天布拉得雷在泰晤士河上划船,他发现风向尽管没有改变, 可是当船改变方向时,桅杆顶的方向标却稍稍有所改变。他立即想到了自己的观测结果。如果船代表地球,风代表星光,情况不就完全一样吗!两者合成的结果,使星光的方向看起来有所改变。布拉得雷于 1728 年得出这最后结论,叫它“光行差”。

光行差的发现是地球确实环绕太阳转的最强有力证明,同时也说明布拉得雷的观测是十分细致的。他还发现,由于地球自转轴周期性地微微摆动, 引起恒星位置的另一种微小变化,他称它为“章动”。

布拉得雷于 1742 年来到格林尼治天文台时,发现需要做的事太多了,最主要的是必须把已有的全部设备更新和现代化。接着,他全力投入编制星表的工作,进行了大量的观测和综合分析,根据 6 万多次观测编制成的星表,

先后于 1798 年和 1805 年分两卷出版。星表的精确度不仅远远超过在此之前的所有星表,即使在今天,在测量个别恒星或其自行的时候,仍然有参考价值。这无疑是对布拉得雷的最好奖赏。