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科学远征—丈量天地(2)
http://www.100md.com 2019年6月15日 《百科知识》 2019年第12期
    

    在厄瓜多尔首都基多附近立有赤道纪念碑,甬道两旁有13位科学家的半身像,拉康达明就是其中之一

    科考队每个成员返回法国的旅途可谓八仙过海和九死一生。与10年前相比,大西洋不仅风高浪急,而且成为英法的战场。1744年5月28日,布格首先搭乘贩运奴隶的“特雷顿”号双桅帆船从法属圣多明戈归航法国;拉康达明坐着独木舟沿亚马孙河漂流而下,从圭亚那登上中立国荷兰的咖啡货船,于1744年11月30日抵达阿姆斯特丹;乌略亚为避开英国海军绕道好望角,不想在失陷的法属殖民地路易斯堡当了俘虏,经历牢狱之灾后于1746年7月25日重返马德里;戈丁直到1751年7月才从羁旅秘鲁的利马大学回到欧洲;而画师莫雷维拉和仪表师雨果特分别于1764年和1781年客死在南美大陆。

    秘鲁科考队付出10年心血和沉重代价,以南纬1度31分为中点,总共丈量了3度07分经线,测出每度长为110655米,证明赤道千真万确是“鼓起”的。通过将秘鲁和拉普兰的测量结果进行综合比较,当时的科学界一致认定地球扁率为1∶310,校正了牛顿计算的1∶229,地球形状的百年争论最终尘埃落定。
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    拉康达明作为第一个探索亚马孙盆地的欧洲人,带回了橡胶和金鸡纳树标本,布格则测出了钦博拉索山体的引力,能造成铅垂线8角秒的偏移。尽管早期领队戈丁的贪腐行为遭人诟病,尽管各成员间摩擦不断,但秘鲁科学考察已经作为人类认识自然的空前壮举载入史册。彭加勒在名著《科学与方法》中,就以法国的大地测量为例证,赞美科学的崇高目标和牺牲精神。此后德国科学家洪堡的南美洲探险和达尔文乘坐“贝格尔”号军舰的南太平洋远征,米制在全世界的确立和风行,无不受到秘鲁科考队的直接启示和深刻影响。

    金星凌日的馈赠

    如果说人类的祖先很早就开始测绘大地,那么真正意义上的丈量天空却是发明望远镜和掌握开普勒定律以后的事。1677年11月7日,英国天文学家哈雷在圣海伦娜岛观察水星凌日后若有所悟,1716年在皇家学院《哲学学报》发表著名论文,提出了通过观察金星凌日来确定地球到太阳的距离,并向后辈大声疾呼,务必抓住1761年和1769年金星凌日的天赐良机。1742年哈雷撒手尘寰,全世界天文学家遵照他的遗训,如期开展了波澜壮阔、可歌可泣的金星凌日观测总动员。
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    一战成名的梅森和迪克逊

    金星作为地球的“孪生姐妹”,是苍穹中仅次于太阳和月亮的第三明亮天体。当它运转在日地之间并处于一条直线时便会遮蔽太阳的部分光线。金星凌日本质上也算一种“小日食”或者“日环食”。但金星直径虽然比月亮大3.5倍,凌日时和地球的距离却比月亮远百倍,视直径只有月亮的三十分之一,因此看上去就像日轮上的一个小黑点缓缓掠过。由于金星的轨道平面和地球黄道有3.4度的倾斜,因此凌日便成为十分稀有的天象。发生间隔为105.5年,8年,121.5年,8年……可谓“八载成双来,百岁一徘徊”。正是靠着在地球上不同方位看到金星凌日过程的视差,便能用三角测量法计算出日地距离,进而以这个“天文单位”作为基线,测量出整个太阳系的宏伟版图。

    捕捉1761年和1769年这一对金星凌日,是科学界首次有备而来。来自英国、法国、俄国、德国、荷兰、瑞士、丹麦、葡萄牙、意大利等国的天文学家百余人,在全球设立了几十个观测点。俄国女皇叶卡捷琳娜曾通宵不眠以图先睹为快,英国国王乔治三世也早早到裘园天文台翘首以待,北美费城天文学家里腾豪斯在金星即将接触日轮的瞬间竟然激动得当场晕厥,足见金星凌日如何牵动着人们的神经。那些派往四表八荒观测这一天象的远征队更是责任重大和使命庄严了。
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    “七年战争”的炮火硝烟并不理会科学家的国际合作。1761年1月8日,英国天文学家梅森和迪克逊乘坐护卫舰“海马”号从朴茨茅斯出发,远赴22000千米之遥的苏门答腊岛明古连观测金星凌日,启航不到24小时,便和重型法国军舰“拉格兰德”号相遇。经过1小时激战,“海马”号受到重创,船员死11人伤37人,被迫退回朴茨茅斯港。鉴于旅途凶险和仪器损毁,梅森和迪克逊给皇家学会写信,请求变更目的地,改往地中海之滨土耳其的伊斯肯德伦进行观察。皇家学会接到报告毫不通融,指令必须不惜代价按原计划赶到苏门答腊,否则追究法律责任。關键时刻,科学家也需要军队的纪律和士兵的服从。“海马”号紧急修缮后于2月5日再度扬帆南下,但却因延宕过久无法准时到达,况且明古连已经落入法国人手中。梅森和迪克逊当机立断,4月11日登陆南非好望角,幸而受到中立国荷兰殖民当局的同情和支持。6月6日晴空万里,梅森和迪克逊在开普敦饱览了金星凌日的整个过程,取得了南太平洋唯一有价值的观测数据。而前往圣海伦娜岛的英国天文学家马斯基林却遇到大阴天,结果徒劳往返。梅森和迪克逊一战成名,1763年担负起测量北美马里兰州和宾夕法尼亚州边界的重任。此后梅森-迪克逊线长期成为美国北方自由州和南方蓄奴州的政治文化分界。

    詹姆斯·库克

    库克船长和他的“奋进”号

    金星凌日造就的最伟大的航海家和探险家,要数英国的库克船长了。由于1761年观察金星凌日的数据不尽如人意,1769年便成了一代科学家有生之年的最后机会。新发现的塔基提岛很快被锁定为最佳观测点。汲取1698年哈雷率领“帕拉摩尔”号到南大西洋科学考察却因没有军衔而指挥不动水兵的教训,皇家学会和海军部兼权熟计,认为库克是领衔挂帅的不二人选—他不但有魁北克测绘劳伦斯河口、纽芬兰观察1766年日环食的科学背景,还有现役海军中尉的头衔。, 百拇医药(赵致真)
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