1769年,當(dāng)金星經(jīng)過太陽時(shí)金星凌日金星凌日,天文學(xué)家估算出了地日距離。這么,究竟是怎樣估算下來的呢?
1769年,開普勒行星運(yùn)動(dòng)定理和牛頓萬有引力定理早已被提出而且證明有效。每顆行星的軌道周期早已被檢測(cè)過,而且還沒有檢測(cè)過其絕對(duì)距離。開普勒第三定理(當(dāng)然就是牛頓萬有引力定理的一種特殊方式)描述了每顆行星的軌道周期與其和太陽間相對(duì)距離之間的聯(lián)系。諸如,開普勒第四定律告訴我們,假如金星的軌道周期是0.62年(月球年),這么,它到太陽的平均距離為地日距離的72%。
這樣天文學(xué)家就曉得了每顆行星與太陽間的相對(duì)距離,而且她們還不曉得怎樣用這種距離與月球的厚度單位(如英里)或則月球的大小作比較。既然行星的軌道周期早已曉得了,這么曉得其任何一個(gè)絕對(duì)距離就可以估算出所有其他行星的距離。所以,假若我們曉得了地日距離,這么我們也就曉得了金星的軌道大小以及它的聯(lián)通速率。因而,所有線索都與一個(gè)數(shù)字有關(guān):地日距離。
其余部份則由天文學(xué)家所說的視差決定。
想像一下,你和一個(gè)同學(xué)站在街道一邊,并且相隔甚遠(yuǎn)。同學(xué)在你的左邊,但是大家兩個(gè)人都盯住街道旁邊的同一根路燈柱看。一輛車輛從你的左側(cè)開過來,這輛車先穿過了你的視線,之后過了一會(huì)兒才穿過你同學(xué)的視線,對(duì)嗎?由于你的同事在從另外一個(gè)角度看路燈柱。
假如你曉得你和同事之間的距離、汽車的速率以及車輛穿過大家視線的時(shí)間差,這么可以按照幾何學(xué)估算出大家和路燈柱之間的距離。
以這種推,你和你的同事在兩個(gè)不同的天文臺(tái)(月球上相隔很遠(yuǎn)的地方)盯住太陽,等待金星凌日。大家各自看見金星凌日的時(shí)間將會(huì)略有不同,更重要的是,大家看見金星穿過太陽表面的路徑也會(huì)稍有不同,此時(shí)記錄下這次觀察凌日大家之間的略微差別。按照這種檢測(cè)和一些三角學(xué)知識(shí),可以估算出到太陽的絕對(duì)距離。1771年,西班牙天文學(xué)家杰羅姆·拉蘭德()依據(jù)對(duì)1761和1769年金星凌日觀測(cè)結(jié)果的剖析,估算出了一個(gè)天文單位的值,它只比現(xiàn)行(現(xiàn)代)的值高2%。
早在一個(gè)世紀(jì)曾經(jīng),就有人使用相同的原理(視差)來觀測(cè)火星,并得出另一個(gè)相當(dāng)精確的天文單位的估算結(jié)果。1672年,當(dāng)火星緊靠月球時(shí),喬瓦尼·卡西尼(,在倫敦)和讓·里奇(Jean,在法屬西非)同時(shí)進(jìn)行了觀測(cè),比較了火星相對(duì)于背景星星出現(xiàn)的位置,得出了一個(gè)天文單位的值,大約比現(xiàn)代的值高7%。
相關(guān)知識(shí)
金星凌日是指太陽和月球之間的行星金星像暗斑一樣劃過太陽大盤,但是遮蔽一小部份太陽對(duì)地幅射的天文現(xiàn)象。這類天文現(xiàn)象可能會(huì)持續(xù)數(shù)小時(shí)。金星凌日的原理與地球?qū)е碌娜杖骋粯印<词菇鹦堑陌霃綆缀跏堑厍虻?.5倍,但因?yàn)樗x月球更遠(yuǎn),因而它遮蔽的太陽面積就十分小。科學(xué)家可以通過觀察金星凌日推算太陽和月球之間的距離。
