恒星天文学之父 - 威廉·赫歇尔

“仰望深渊，星星满天，星星不计其数，地平线无边无际。”

这是伟大的学者和诗人罗蒙·诺索夫的一首诗。星空的美丽和宇宙的神秘永远震撼着人类的心灵，也让一个出生在音乐之家的少年有了无尽的遐想。他曾是一名双簧管演奏家，靠音乐为生，但他认为星光比音乐更令人陶醉。结果，他走上了一条不畏艰难的自学之路，最终成为反射望远镜的大师，天王星的发现者和恒星天文学之父。他就是伟大的天文学家威廉·赫歇尔。

http://www.zxskj.com音乐与明星高中学生科技网

古希腊哲学家毕达哥拉斯的“宇宙和谐论”坚信音乐和天文学是相通的。我们不知道他的话是否被打破，但对威廉·赫歇尔来说，他与望远镜和天文学的不解之缘得益于音乐。威廉·赫歇尔的父亲艾萨克也是一名双簧管演奏者，曾在禁*管弦乐团服役。威廉4岁时向父亲学习小提琴，稍大一点时学习双簧管。我父亲使用的音乐理论教材包括史密斯的和声声学。根据书中提供的线索，威廉发现了史密斯的另一部专著《完整的光学系统》，并很早就掌握了望远镜的基本知识。然而，老艾萨克多才多艺。在晚上教孩子们音乐时，他经常试图向他们展示如何认识星空。然而，他得到了意想不到的结果。

跟随父亲的脚步，16岁的威廉*辍学以减轻家庭负担，并进入管弦乐队演奏双簧管。1756年，英法之间爆发了一场“七年战争”，普鲁士站在英国一边，奥地利和俄罗斯站在法国一边。威廉无法忍受战争的痛苦，第二年独自逃到了伦敦。为了逃避逮捕，他改了名字，藏了起来。由于不懂英语，人们疏远而且身无分文，所以他们不得不以演奏乐器和教音乐为生。生活有点稳定，他白天从事音乐，晚上学习天文学和磨望远镜，在晴朗的夜晚他总是看天空自娱自乐。起初，他借用了别人的小望远镜，很快威廉就有了一种强烈的愿望，想看得更清楚、更深刻。然而，稍大一点的望远镜价格高得足以吓跑低薪的工薪阶层。他非常清楚地知道，只有用双筒望远镜才能将视野扩展到这个可怜的宇宙的奥秘。望远镜的直径越大，透过星空的能力就越强。决心将他的视野扩展到更遥远的星球，他用自己的智慧和双手设计并建造了自己的望远镜。这是一条充满荆棘的路，一条勇敢者的路。1774年3月，在姐姐卡罗琳的帮助下，第一台由威廉自己设计和制造的反射望远镜诞生了。口径约12.7厘米，焦距约1.7米；为了减少光的损失，威廉保存了牛顿的平面镜，后来被称为赫歇尔望远镜。这是一年多连续测试、失败和再测试的结果。他选择不同配方的铜-锑-镍合金作为镜片毛坯，打磨、破碎、再打磨……一滴滴汗水润湿了镜片，烛光反射出星光，送走了黑夜，迎来了晨光。天空没有承受艰苦努力的负担。威廉终于成功了，而且从未停止。在1776年的一年内，他为自己建造了三台望远镜。最长的望远镜有6米长。这真是个怪物。然而，如果你想*控制它，你仍然需要掌握优秀的操作技能。

1781年，威廉用大约2.1米的望远镜发现了天王星。从那以后，他获得了巨大的声誉。订单像雪花一样纷纷而来，其中许多来自天文学家和皇室。为了到达银河系的边缘，他决心开发更强大的仪器。当地的铸造厂不再能够提供直径超过30厘米的金属镜坯。他在大厦的地下室建了一个熔炉，熔化并锻造合金材料。几次失败后，他终于铸造了一个大镜子空白。1781年，威廉建造了一个9.1米的望远镜，镜子直径约为91厘米。两年后，望远镜安装了一个直径约1.2米的巨大反射镜。这是威廉发明的最大的望远镜，也是当时世界上最大的望远镜。

星海下沉-天王星发现http://www.zxskj.com

"阳光照耀的地方，紫罗兰总是开放的。"

这是一句流行的英语谚语。它生动地总结了一个哲学:机遇中有必然。天王星是太阳系中天文学家通过望远镜探测到的第一颗新行星。它离太阳的距离是太阳和地球平均距离的19倍，它的平均表观亮度是5.5个数量级，肉眼几乎看不到。它被邀请在广阔的太空中游泳，一次又一次地被天文学家们锐利的眼睛看到，但又一次它变成了一条“网中的鱼”跑掉了。它就像星海中一粒暗淡的金沙，在深绿色的波浪下摇曳，并不显眼。自1690年以来，它已经被观测和记录了至少19次，但每次都被误认为是一颗微弱的恒星而被释放。其中，有许多人见过这颗恒星，如皇家天文学家弗拉斯蒂德、布拉德利和其他伟大的观测大师。原来，一个小镇上的天文学家和民间音乐家威廉·赫歇尔偶然遇到了他。但是正如巴斯德所说，机会只青睐有准备的头脑。

在天王星被发现的三年前，威廉在他姐姐的支持下，开始了一个巨大的两阶段“恒星之旅”，以发现和测量双星。1776年，他使用了自制的2.1米望远镜。星空之旅的第一阶段，逐一观察比4颗星星还要亮的星星；在星空巡逻的第二阶段，更换高倍率目镜和新的反射镜，逐个观察极限星等为8星的暗星。这项工作始于1780年。

“1781年3月13日星期二，晚上10点到11点之间，当我在双子座H附近观察一群小星星时，我发现了一颗异常明亮的星星。我把它和双子座H以及双子座和鱼凫之间的小星星进行了比较，发现它比任何一颗都亮。我怀疑它可能是一颗彗星。……”这里的术语“异常明亮”是一个相对的术语。事实上，亮度大约是6星。然而，威廉的“武器库”装备了许多具有非凡力量的“新武器”，这是他在重大发现上超越他人的雄厚资本。他接着说:“我准备了227、460、932、1536、2010和其他目镜，需要时可以成功使用。”也就是说，星海钓鱼，他有各种类型的鱼钩。这是超越他人的优势。威廉有极其丰富的观察经验。他发现这颗恒星的直径随着放大倍数的增加而增加，并且肯定不是一颗恒星。他意识到这是一条大鱼在咬钩。根据沃森博士的建议，观察报告被提交给了皇家学会。之后，威廉跟随并观察了另外4个晚上。4月26日，他受邀在皇家学会阅读一篇关于新天体发现的论文。8月，俄罗斯的拉塞尔和法国的拉普拉斯同时计算了这颗恒星的轨道，并证实它是除土星以外的一颗主要行星。太阳系的边界一下子扩大了一倍！。

威廉确实很幸运。他赢得了各种荣誉，并被后人铭记。然而，这种运气和这种意想不到的遭遇是与他的科学成就分不开的，例如他不断强调改进科学工具，他勤奋的系统观察的坚定风格，他惊人的不怕困难的毅力，以及他善于通过现象洞察事物本质的理论思维。数星星的傻瓜

这里有一个关于哲学家笛卡尔关于恒星的有趣的评论。有一次，笛卡尔坐在他家门前的台阶上，凝视着着陆后暗淡的地平线。一个过路人走近他，问道:“你好！聪明人，天空中有多少颗星星？”他回答说:“傻瓜！没有人能拥抱无尽的事物……”

赫歇尔兄弟姐妹是渴望“数星星”的天文学家中的头两个“大傻瓜”。这是他们第一次用巨型望远镜砸开恒星世界的大门。在这个伟大的创造物之前，人类的视野仅限于地球和地球附近的月亮以及太阳附近的五颗行星之间。威廉为历史上恒星天文学的建立奠定了第一块基石。他第一次用经验科学而不是哲学思辨来揭示银河系的真实面貌。他雄心勃勃、卓有成效的19年星云勘测计划卓有成效。在1786年、1789年和1802年，他三次向皇家学会提交了一份星云和星团的名单，总共记录了2500个星云和星团。此外，他还进行了天文学史上前所未有的双星观测。在1782年、1785年和1821年(他去世的前一年)，皇家学会出版了三次双星目录，发现了848颗双星、三颗星和多颗星。“数星星”成为威廉最辉煌的天文成就。他是第一个敢于“拥抱无尽”的人。他曾在汉诺威禁*乐团和达勒姆县军事乐团工作，但他只在管弦乐队演奏高音双簧管。后来，他的双簧管在恒星世界里用来自宇宙深处的天籁之音独奏。决心成为一个“数星星的傻瓜”需要很大的勇气、惊人的毅力、非凡的耐心、高超的技能和繁重的脑力和体力工作。为了数星星，他们已经默默无闻地工作了几十年。赫歇尔兄弟姐妹从不放弃容易观察到的晴朗天气。无论是寒冷的冬夜还是炎热的夏夜，他们经常从傍晚工作到黎明，并且整夜都在睡觉。威廉又饿又渴，仍然不愿离开磨望远镜镜子的工作。卡罗琳用叉子和勺子一口一口地喂他。如此辛苦和疲倦，但他们没有怨言，从不疲倦，为了科学，虽然苦甜。为了数星星，他们忘记了年代，不知道老年即将来临，并完全献身于神圣的科学事业。威廉在50岁时结婚。他娶了一个有钱的寡妇，她愿意给他一大笔钱来开发一台大型望远镜。他在54岁时得到了儿子约翰。约翰长大后，他的儿子跟随父亲的脚步，他的主要成就是用父亲的乐器数好望角南部的星星。至于卡罗琳，她对天文学有着深厚的感情，从未和几颗星星结过婚。

在毕达哥拉斯看来，宇宙就像一条巨大的带子。星星和谐地分布在天空，拨动它们的琴弦。各种音乐声音汇聚成天籁之音，在宇宙中回荡。“你听到了吗？”"把你的心放进去，让你纯洁的灵魂飞向太空，邀请他们去游泳，你会听到的。"显然，赫歇尔夫妇听到了宇宙的旋律。威廉·赫歇尔的主要成就

(1)已经制造了许多大型望远镜。至少有76架望远镜已经被打磨和出售。个人用反射望远镜的最大口径是1.2米，是当时世界上最大的。

(2)天王星被发现。1781年，威廉·赫歇尔在用他自制的望远镜进行勘测时偶然发现了天王星，然后分别发现了天王星和土星的两颗卫星。为此，他获得了皇家学会科普利奖章，并被选为会员。

(3)对银河系的结构进行了研究，首次通过统计证实了银河系是一个扁圆盘的假设。

(4)从事星团、星云和双星的研究。根据20年的观测结果，它编制了一份3个星云和星团的清单，记录了总共2500个星云和星团，其中只有100多个为前人所知，还发现了848颗双星、三核星和多星星。

(5)发现了太阳的空间运动。他发现并确定太阳的方向点位于大力神星座λ附近，这非常接近现代公认的数值。由于威廉·赫歇尔在天文学上的杰出成就，尤其是在恒星观测领域，后世称他为“恒星天文学之父”。