后期的望远镜天文学

关于17世纪的天文学需要提及的所剩无多，在动力天文学中，牛顿如此讯速地前进，将他的同行远远地甩在后面，他所开辟的辉煌道路上出现其他人的新成就还尚需时日。在观测天文学中，望远镜带来的新可能被观测者迅速利用。我们已经看到，伽利略在1610年如何发现了土星的两个附属星体，并将之解释为小球体在大球体直径的另一端碰触了大球体。赫维留发现这些现象的出现具有规律的周期性，但是它们的真实本质直至1655年才被人们知晓，即惠更斯看到它们是围绕在行星赤道处的一个薄环上的凸起部分，而且非常薄，当其平面穿过地球时无法被看到。在同一年，他发现了土星的主要卫星。在未来的30年中，卡西尼（巴黎天文台的灵魂人物）发现了另外四个。他还发现，惠更斯所发现的围绕土星的环被我们称为的“卡西尼”分割带分为了两部分，在此之后，描述天文学中的发现大量涌现。

望远镜在早期备受赞赏，它们揭示了天空中的奇迹，但是尚不能作为精密仪器使用，因为它们无法观测到天体的精确位置和运动。在辅助设施发明出来并可以较准确地测量天空的距离和运动后，望远镜的价值大大提升了，其中最重要的是显微镜，它具有不同形式并且被发明过不止一次。蜘蛛网的丝极为精细，但一根这样的丝如果恰当地放在望远镜下，就会变得足够粗，挡住外部某个星体的光，使观测者无法进行正常的观测；如果这样的丝放在其他位置，它就会挡住另外一个星体的光。如果一个观测者可以测量出蜘蛛丝在改变位置后两者的距离，他就可以精确地估算出两个星体之间的距离——当然不是以英里来表达，而是以角度来表达，即望远镜所必须翻转才能使第二颗星体占据第一颗星体位置的角度。基于这种原理的望远镜在1640年由英国人威廉·加斯科因设计并使用，但这个发明最后同他一起消逝。大致基于同样原理的其他测微计后来由惠更斯以及巴黎天文台的奥祖和皮卡发明出来，并能够使天文学家精确地测量小角度，由惠更斯发明的摆钟为精确测量小时间差提供了模拟方法。

通过这些和类似的仪器，天文学家可以继续对天空现象进行精确研究，对天体的位置和位置变化进行更为精确的测量和分类。1672年，卡西尼在巴黎和里歇在卡宴合作确定了火星的距离，其方法与一般观测者用来确定距离，例如测量珠穆朗玛峰的方法一致。这样，我们可以推演出与太阳的距离、地球轨道的半径，以及太阳系的一般大小。他们估计到太阳的距离为87000000英里，可以与现代的最精确结果93003000英里相媲美。对太阳系其他星体的观测也在进行，但恒星距离的观测直到1838年才进行。

我们不想在这里过多介绍各种进步，除了一个结果影响深远的重要项目。我们已经知道，伽利略天文工作的第一个成果是发现了木星的四个主要卫星，其中位置最内的卫星大约每小时围绕行星公转一圈，并且每转一次即在穿越木星的阴影时出现食况，其他卫星的周期类似但稍长。如果卫星的旋转以绝对规则的时段不断重复，它们会成为最有价值的天文钟，如同伽利略所提出的，可以用来在海上确定经度。

卡西尼曾经计算了木星卫星食况的时间表，并希望能够起到这种作用，这些时间表后来在实际中果然被用来确定地球表面尚未探索部分的经度。但是丹麦天文学家罗麦在1676年开始观察这些卫星，希望对上述时间表进行改进。他发现食况没有在绝对规则的时段进行观测，而是或稍有提前，或稍有滞后。接下来，他注意到，当木星靠近地球时提前，远离地球时滞后——他借以看到它们的光线在经过漫长旅途后到达稍晚。这表明，穿越空间需要时间，他发现该推断可以用来解释所有观测。食况被看到的时间变化值，大约22分钟，一定是光穿越地球绕日轨道的直径的距离。将这点和卡西尼对轨道大小的确定相结合，罗麦得出结论说，光一定以每秒192000英里的速度传播，而现在知道的真实速度是每秒299770公里，也就是每秒186300英里。

在罗麦之前2000年，恩培多克勒曾教导说，光穿越空间的旅途需要时间。亚里士多德基于一般认识接受了这个观点：“当一个东西运动时，他从一个地方运动到另一个地方，因而其间必然耗费一定时间。光线有时不能被看到，但仍然在通过媒质进行传播。”但大多数现代人认为，光即刻在空间穿越。开普勒相信这一点的基础是，光是非物质的，因而对任何推动其穿越空间的力量都不产生阻力。笛卡儿相信这一点的基础是，我们看到月亮出现月食是在它恰恰位于太阳背面时，而不是晚于该时刻，即光穿行空间中需要时间，尽管如同惠更斯指出的，这不能证明光是即刻传播的，但可以证明光的速度极快，不可被已有的观测食况的仪器发现。伽利略并不信服，并尽力测量光到达一个远处镜子并返回所用的时间，但未获成功。光的传播速度太快，跨越地球物体所耗费的时间是伽利略时代的方法所无法探查的。罗麦将测量放在天文物体之间，并无可辩驳地证明，光的传播并非即刻，但他的结论并未得到承认，直至布莱德利通过其他方法得到同样的结论。