编目星表的得力助手
约公元1690年
早在GPS系统100出现之前,导航需要使用一台精确的钟表确定经度,再用一台六分仪确定纬度。为了让这些仪器准确工作,导航员必须查阅星表,这是收录了一组恒星和行星位置的表格。几个世纪以来,天文学家们一直热衷于编纂更精准的星表,而完成这项工作则依赖于高精度的天文测量。
公元1690年左右,丹麦天文学家奥勒·罗默101发明了子午仪,为星表编目工作提供了一种有力工具。下页图片中展示的是奥地利维也纳的库夫纳天文台子午仪。19世纪时,加装了望远镜的子午仪被世界各地的天文台和海军观测站广泛使用,天文台通过测量恒星的位置并观测过中天来校准钟表。在WWV102的短波电台授时站和原子钟发明之前,这些经过校准的钟被安装在船舶上作为主要的时间标准,并用来校准确定经度用的航海时计。
子午仪(或中星仪)望远镜的设计使它只能沿着当地的南北子午线移动。一颗恒星的赤纬(一种类似于地球纬度的天文坐标)就是它在这条子午线上的位置,知道显微镜读数就可以精确地读出这个坐标。在目镜中有一个细线组成的十字分划板,指示出垂直于子午线的参考坐标,也就是恒星的赤经(一个类似于地球经度的天文坐标)。如果一颗已知赤经的恒星正好在分划板上跨过子午线,观测者就可以精确地计算出当地恒星时,这可以用来校正天文台的时钟;反之,如果不知道该星的赤经,你可以使用本地时钟记录下该恒星在目镜中过中天的确切时间,以这种方式计算恒星的赤经。
用子午仪来编目精确的星表是一项单调乏味的工作,首先你需要列出感兴趣的恒星,然后对这些恒星开展过中天计时观测以获得它们的天文坐标。1801年,法国天文学家杰罗姆·拉朗德103发表了当时最先进的星表,记录了47 000多颗亮度大于9等的恒星。随后取而代之的是1862年出版的、包含32万多颗恒星的《波恩星表》104,这也是摄影术出现之前最全面的星表。多亏了过中天计时观测法,人们测量恒星坐标的精度达到了1角秒。
库夫纳天文台的19世纪子午仪。