照相术的发明及在天文学上的运用

1727年德国解剖学家和外科医生舒尔茨（Johann Heinrich Schulze，1687－1744）发现银盐一见光就变黑。此后又过了一个多世纪，人们才将化学和光学结合起来。法国艺术家尼普斯（Joseph Nicéphore Niépce，1765－1833）首先进行了照相技术方面的研究。1827年他经过8个小时的曝光，得到第一张风景照。尼普斯的合作者达盖尔（Louis Jacques Mande Daguerre，1789－1851）用分解较快的碘化银，发明了达盖尔型照相，使曝光时间缩短到20—30分钟。约翰·赫歇耳建议用海波（硫代硫酸钠）来溶解未发生变化的银盐，使得拍好的照片不会在见光后进一步变黑。

1839年阿拉果向法国议会推荐尼普斯和达盖尔发明的照相术时，像个先知一样预言：照相术将在天文学上做出伟大的贡献。他说：“我们有理由希望得到月亮的照相图，那就是说我们可以在几分钟内完成天文学上一桩极其繁重、精确而且细致的工作。”他还进一步说明照相术可以应用于光度学和分光学，而这正是将来天体物理学成长的必由之路。

1840年美国化学家德雷珀（John William Draper，1811－1882）用3英寸折射望远镜跟踪月亮曝光20分钟，得到第一张月亮照片。1845年法国物理学家斐索（Armand Hippolyte Louis Fizeau，1819－1896）和傅科（Jean Bernard Léon Foucault，1819－1868）在巴黎天文台拍得第一张太阳照片。哈佛天文台台长邦德（William Cranch Bond，1789－1859）在1849年用38厘米折射望远镜经20分钟曝光，拍得一张像质极佳的月亮照片。1850年邦德与一名专业摄影家合作首次拍得一张恒星（织女星）照片。

1851年英国摄影师斯科特·阿切尔（Frederich Scatt Archer，1813－1857）发明珂珞酊湿片法，使感光灵敏度比达盖尔照相术提高上百倍。珂珞酊湿片法的弱点是不利于拍摄暗弱的天体。因为较长的曝光时间会使得湿片逐渐干燥。

1871年英国化学家马多克斯（Richard Leach Maddox，1816－1902）发明“干版”法。到1880年，干版法灵敏度已经超过湿片法数十倍。从此暗弱的恒星照相变得可能。德国化学家福格尔（Hermann Wilhelm Vogel，1834－1898）又发明底片的敏化技术，可使底片的光谱响应扩展到光谱的长波部分，这使得拍摄恒星光谱变得可能。

1882年英国天文学家吉尔（David Gill，1843－1914）在好望角天文台成功拍摄了一颗彗星的照片，其中恒星的像也意外地清楚，这启发了他用照相的方法编制星图。1885—1891年间他拍摄了几乎全部的南天星空。1886—1896年，荷兰天文学家卡普坦（Jacobus Kapteyn，1851－1922）花了十年时间归算这些照片上的恒星位置。1896—1900年刊布了从－18°到南天极10等以上454 875颗恒星位置。这是第一份南天照相星表《好望角照相巡天星表》。

图9.5　吉尔拍摄的彗星照片

法国天文学家亨利兄弟（Paul Henry，1848－1905、Prosper Henry，1849－1903）在巴黎天文台做了与吉尔类似的工作。1887年第一届国际天文照相会议在巴黎召开，会上作出编制一份规模庞大的国际天图和星表的决定。

与目视观测相比，照相方法具有客观性、文献性、积累性等优点，所以照相天文方法很快就显示出巨大的生命力。由于长时间曝光可以积累微弱的星光，所以照相术在发现暗弱天体方面也有得天独厚的优势。曾经被列为第九大行星的冥王星就是通过照相方法发现的。

洛韦尔相信美国人钱伯林（Thomas Chrowder Chamberlin，1843－1928）和摩尔顿（Forest Ray Moulton，1872－1952）在1904年提出的星子假说。根据该假说，一颗路过的恒星从太阳拉出一团物质或者叫星子，所有行星就从这团物质形成而来。洛韦尔根据星子假说和太阳系已知所有天体的运行，算出了一颗尚未被发现的紧邻海王星的X行星的位置。

洛韦尔和他的天文台为寻找这颗X行星付出很多努力。1916年洛韦尔去世之后还继续在寻找。最后，在1930年，这颗现在叫做冥王星的行星被该台的汤保（Clyde William Tombaugh，1906－1997）找到了。但是需要指出的是，洛韦尔的预测在科学上是不正确的，只是机缘巧合帮助了冥王星的发现。

图9.6　汤保发现冥王星的两张照相底片
1930年1月23日汤保拍摄了双子座天区（上左），6天后拍摄了同一天区（上右）。2月18日他用闪视镜比较两张底片时，汤保注意到第二张底片上的一个天体（箭头所指）是从第一张底片上另一个位置（箭头所指）移动过来的。