埃德蒙·哈雷是怎么预测出哈雷彗星的?


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英国天文学家、数学家埃德蒙.哈雷于1656年11月8日在伦敦近郊出生。他是第一个计算出彗星轨道的人,以他名字命名的哈雷彗星,至今仍是最知名的彗星之一。同时,他也是艾萨克.牛顿的朋友,并对牛顿万有引力的发展做出了贡献,消除了当时的人们认为自己住在一个围绕太阳运行的行星上的认知,在某种程度上帮助我们建立现代科学基础。

哈雷彗星近期最后一次在出现在地球的天空上是1986年,当时一个国际宇宙飞船舰队在太空遇到了它。这颗著名的彗星将会在它周期性的76年太阳绕行旅程再次回归- 也就是2061年。哈雷彗星之所以出名,是因为它是在地球所能见的天空上最闪耀的一颗彗星。它的轨道长度为76年,和人类寿命相差不大。所以对大多数人来说,看到哈雷彗星是一生一次的机会。

在他的书中,哈雷评论了1531年、1607年和1682年的三颗出现过的彗星,他用牛顿万有引力和行星运动的理论来计算这些彗星的轨道,它们的轨道出现了惊人的相似之处。于是哈雷迈出了一大步,他做出了一个在当时是个相当惊人的预测- 哈雷认为这三颗彗星实际上是同一颗彗星,它会周期性的每76年返回一次。然后他预言彗星会回来,说:

17世纪是个令英国科学家为之振奋的年代,科学革命孕育了伦敦皇家学会,那时哈雷还只是个孩子。英国皇家学会的医生和自然哲学家是最早接纳并采用科学方法的成员之一,他们每周会面一次。第一位天文学家是约翰·弗兰斯蒂(John Flamsteed),他被世人记住的部分原因是他在格林威治建立了皇家天文台,这个天文台至今还存在。

水星凌日是一种天文现象,平均每100年发生约13次,时间在5月或11月初。当水星运行到太阳和地球之间时,如果三者能连成直线,便会发生“水星凌日”现象,其道理和日食类似。和日食不同的是,水星比月亮离地球远,其直径仅为太阳的一百九十万分之一。所以,“水星凌日”发生时,水星挡住太阳的面积非常小,不足以使太阳亮度减弱。我们用肉眼是看不到“水星凌日”的,只能通过望远镜进行投影观测。观测时,我们会发现一个黑色小圆点横向穿过太阳圆面,这黑色小圆点就是水星的投影。

1684年,哈雷第一次去剑桥看望艾萨克·牛顿的时候,英国皇家学会的一组成员,包括物理学和生物学家罗伯特·胡克、建筑师克里斯托弗·雷恩和艾萨克·牛顿,正试图破解行星运动的密码。哈雷是加入这三人组中最年轻的一员,他们的任务是用数学来描述行星围绕太阳运行的方式和原因。他们在与彼此的竞争中试图成为第一个找到解决方案的人,这是非常激励人心的。他们的问题是要找到一个力学模型,使行星绕太阳运行,而不脱离轨道或落入恒星。

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