测微计

然而，望远镜的这两种用途，威廉·盖斯科因似乎约在 1640 年就已预言过。盖斯科因在那年和翌年给奥特雷德的书信中曾描述过这两种用途

（ S.P.Rigaud ， Correspondence Scientific Menof the Seventeenth Cenlury，etc，Oxford，1841，1862，Letters l9and 20）：

“我已经发现，或者说偶然想到⋯⋯一种极其可靠而又简便的方法，借此很容易给出任何只有通到透镜才能看到的最小星星间的距离，我认为可以小到一秒；从而以不可思议的精确度给出行星在距离上的缩小和扩大。⋯⋯”

盖斯科因似乎是偶然发现这个原理的，“当我正尝试用两个凸透镜〔可能是一个凸

物镜和一个凸目镜〕做关于太阳的实验时，我们的造物主高兴了，按照他的旨意；一个蜘蛛神奇地在一个开口的盒子上架起一根蛛丝，这给了我一个最初的启示。”

盖斯科因的信还清楚地描述了如何把这种望远镜应用于一种带刻度的象

限仪。

盖斯科因于 1644 年在马斯顿莫尔战役中作为一个保皇党人而阵亡。他的发明也就一度被人遗忘。但是大约二十年之后，《哲学学报》（Vo1.I，No.21） 上发表的奥祖给奥尔登伯格的一封信宣称，奥祖和皮卡尔所发明的测微方法

（如下所述）在测量太阳、月球和行星的直径时可精确到几秒。这封信促使理查德·汤利给克朗(169)博士写了一封信，指出甚至早在内战之前盖斯科因

（他的一些文章为汤利收藏）就已设计了一种与这两位法国天文学家同样灵敏的仪器，而且还使用了多年。汤利写道：“他最早制作的那台仪器现在就在我这里，另外两台更为完善的在他那里。”汤利把盖斯科因的测微计调整到正常工作状况，并用来观测“朱庇特的卫士们”（木星的卫星）。

胡克为汤利的测微计撰写了一篇附有图解的介绍文章，发表在《哲学学报》上（1667，VOl.II，No.29）。这种仪器罩盖拿掉后的(170)全视图示于图 106（1），图中 aaa 是一个长 6 英寸的长方形黄铜盒，其一端用螺杆固定着一个黄铜圆盘 bbb，圆盘的圆周分成 100 等分。这精制的螺杆与整个盒子同长。螺杆两端的位置装配恰当，因此当用手柄 mm 转动螺杆时，运动极其平稳。螺杆靠近圆盘的三分之一部分的螺纹比其余三分之二部分细两倍。螺杆这较粗的部分作用于支座 f，后者固定在一根长棒 g 上，g 上则固装着瞄准器h。这样，只要旋转螺杆，就可使瞄准器 h 移近或远离固定瞄准器 i。指针 1 在长棒 g 的一个标尺上的读数（每一分度代表螺杆转一圈）可使瞄准器 h 与j 的距离读过最接近的整圈，而黄铜圆盘上的指针 e 则还可指示一圈之百分之几的附加读数。长板条 ppp（图 106.2）固定在螺杆细螺纹部分的支座 q 上，并用两个螺钉 rr 附装在望远镜上。这样，转动手柄便可使测微计相对望远镜移动，移动速度为可动瞄准器的一半，而方向与其相反。因此，可动瞄准器的动程中点便能总是处于望远镜的轴线上。图 106（3）示出装在适配的支架 r、s 上的细丝 t、v，它们可以用来代替瞄准器的边沿进行瞄准。图 106

（4）示出装在望远镜上的测微计；图 106（5）示出望远镜其余的即可调节的支架。

图 106—盖斯科因的测微计

惠更斯独立发明了另一种测微计，并在他的《土星系》中加以描述。他通过把不同宽度的黄铜板条在焦平面上滑移，记下为遮没行星所需要的板条宽度，来测量行星的角直径。角直径最后可根据这宽度计算出来。

这一时期中还发明了其他各种类型测微计。但其原理留传到今天的只有同盖斯科因的相似的那种类型，它由奥祖和皮卡尔约在 1666 年独立发明出来。

奥祖和皮卡尔的测微计主要由两个框架 LMNO 和 RSTV 构成，后者可在刻在前者之上的槽道上来回移动。这种移动通过旋转螺杆 PQ 进行，这螺杆上附装有一个在刻度盘 w 上转动的指针，刻度分为 60 等分。每个框架上都等距离地装置着一系列平行细丝 YY。被测的像夹在两个框架上的一对适当的细丝之间，其(171)距离可以由螺杆的整圈数加上一圈的部分来度量。这种仪器经过检定以后，这些任意的单位就可转换成角度量纲。用金属条代替细丝的两个框架 A 和 B 供作替换细丝框架之用，分别置于 TvON 和 RsVT 位置。C 和 D 是两种简单式框架，叉丝可按 172 需要附装，然后这两个框架再安插到物镜和目镜的共同焦点上，而 E 则由各种已知厚度的金属条构成。测微计从铁管或铜管 ABCD 的开孔 K 滑入望远镜的共同焦点处的位置，这管子插在望远镜的镜筒之中，并用环 EF 防止它掉落。目镜插在 CD 处。（参见 A.Auzout，Maniere exacte pourprendre le Diametre desPlanetes，etc.，载 Histoi- re de l ’ Academie Ro-yale des Sciences depuis1666 jusqu'a 1699,Pa-ris，1733， etc.，TOm.VII，pp.118—130。）

图 107—奥祖和皮卡尔的测微计

这测微计经过检定后，其螺杆旋转的圈数及一圈的部分可以转换成角度的量纲。检定时（如现代的细丝测微计一样），将两根细丝移开整数圈的距离，并使它们与赤道垂直，再利用时钟观察一个已知赤纬的恒星的像行经两根细丝所需的时间。

在这种检定过程中，摆钟主要用来精确测定所选恒星越过子午圈所需的时间。两颗恒星渡越的间隔时间计量了它们之间的赤经差；今天正是在皮卡尔方法的基础上，建立了测定恒星绝对赤经以及观测地点的当地恒星时间的标准方法。

图 108—奥劳斯·勒麦

奥劳斯·勒麦在一份写于 1676 年的备忘录中记述了他如何于 1672 年—

—他与皮卡尔一起来到法国的那年——设计制造了一种测微计；他的学生霍雷鲍曾引用过这个记述（Basis Astronomiae， Havniae，1735，（Chap.XIII）。勒麦宣称他在发明这种仪器时，事先并不知道皮卡尔和奥祖已经做过。他的测微计很快就被认为是已有的同类仪器中的最佳者。1676 年时，皮卡尔和勒麦在巴黎天文台都使用这种测微计。据勒麦的描述（同前），这种仪器主要由三个黄铜的矩形框架 B、C 和 D 构成（图 109）。框架 B 有两根水平的杆 L、L，上面刻有三对槽道。框架 B 还有三根固定的横档和一个由细螺纹螺杆 H 驱动的滑动掣子 F，螺杆 H 穿过三根横档，其一端是个钝头。当中一个横档附装有一个 M 形弹簧 I，它将滑动掣子 F 压住螺杆端头，因而当转动螺杆时F 的移动相当平稳，而且螺杆磨损所造成的误差也减少到最小程度，而这正是这种仪器的主要优点(173)(174)之一。框架 C 装有线索 Q 和金属片 P，两

者可交替使用，它还有一个榫舌 E，E 插在 F 处所示的长方形样眼中，并以螺钉 G 固定；这样，当螺杆 H 转动时，c 就沿 L、L 外槽道前后滑动。嵌入 L、L 内槽道的框架 D 上有若干根等距离的线索，其间距等于螺杆转动 10 圈（或者其它方便的距离），L、L 上标有刻度，以便校准螺杆。图 A 示出 B、C、D 三个框架装配在一起时的情形，左上角为剖面图。KK 是望远镜的与第三对槽道相适配的部件，望远镜即由此同测微计相联。螺杆支座外缘有一个标有 10 等分刻度的圆圈，以计量螺杆转动一圈的十分度，而更小的分度则由肉眼来判定。安装仪器时，要使仪器上的线索处于望远镜的焦平面上，而螺杆转动到可动线索与一根固定线索间的距离同一个行星的直径（或其他被测的小弧）精确地相重合。根据所测出的两根线索的距离（以一根螺杆的圈数来表示，但其相当的长度单位必须是已知的），并结合望远镜的焦距，便可计算出该行星的角直径；或者象现在的做法那样，可以通过用这种仪器测量远处两点的像之间的距离来检定它，这两点和观测者的对角是已知的。霍雷鲍后来在哥本哈根一直使用一台这样的仪器，直到 1728 年那场大火将它和勒麦的其他仪器一起焚毁。

图 109—勒麦的测微计

（参见 J.A，Repsold，Zur Gesch.d.astron，Messwerkzeuge，1908。）