“南天的第谷”
南大西洋的圣赫勒那岛,以其美丽的风光欢迎远道而来的哈雷一行。这座小岛位于赤道以南的16度线上,距非洲西海岸1600多千米,是一座面积仅122平方千米的火山岛。它虽然地处热带,却因东南贸易风和南大西洋冷空气的影响而气候宜人。
圣赫勒那岛虽小,却举世闻名,因为它曾有过几段令人瞩目的历史。
早在1562年5月21日,葡萄牙人占领了这个火山小岛,因为这一天正好是古罗马君士坦丁大帝之母圣赫勒那的生日,葡萄牙人便命名它为圣赫勒那岛。1633年后,它又一度为荷兰人占领。直到1659年,英国东印度公司占领了该岛,使其成为在南方距英国本土最远的“直辖殖民地。”
正是由于哈雷在岛上观测并制作了南天星表,使小岛自17世纪末期就为天文学界所瞩目。
更让这座小岛名扬四海的,是因为拿破仑曾于1815年兵败后被流放并囚禁于此。1821年,这位法国皇帝,被人们称之为“军事怪杰”的大人物就在这座小岛上结束了他那惨淡的余生。岛上留下了他的衣冠冢。后来,人们还将他的旧居“隆武德”辟为博物馆,陈列着他的书籍和用具。自20世纪60年代以来,这座小岛已成为电视、广播传播系统的中心……
当哈雷踏上这座火山岛的时候,即被它那旖旎的风光所陶醉,更为其地势的险峻而惊叹。岛上大部分海岸线都是由火山岩组成的悬崖绝壁,岛内地势起伏不平。哈雷和克拉克一起经过艰苦的踏查,终于在位于岛中央的最高山戴尔纳山峰上设置了观测点。从这座900米高的山顶,可以看到四周的大海,视域开阔,是一个理想的观测点。
在距戴尔纳山不远处的一座山丘上,他们建立了一座临时天文台,这也是南半球的第一座天文台。从此,这座山丘就被人们叫做“哈雷山”。观测位置确定之后,哈雷与克拉克来不及休息,开始进行观测仪器的调试与安装。
进行天文观测的仪器精密度要求较高,价格也是十分昂贵的。在这方面,哈雷十分感激父亲在经济上给予的巨大支持,使他能够购置和定做必需的设备,满足了南天观测的需要,在这些仪器中,最大的是半径18米的大金属六分仪,安在铜壁上的望远镜可以微调,以保证观测精度和速度。哈雷还把在牛津使用的半径为6000米的象限仪带到了岛上,在其窥口上可以投影太阳像,用以测量太阳的高度。测定夜间时刻则用摆钟。此外,哈雷还带来好几架望远镜,其中就包括父亲在他读中学时赠给他的那一架。
在圣赫勒那岛上进行观测要比哈雷原来想象的困难得多。岛上虽然气候宜人,却非常不利于天文观测。在哈雷住岛的一年中,经常遇到阴天,雨水也很多,观测条件比英国本土要差得多。在8月初至9月中旬一个半月中,甚至连一小时可观测的夜晚都没有。哈雷和克拉克内心焦急万分,惴惴不安。但是,正是这种压力,给了两位年轻人以强大的动力,他们在可观测的日子里,争分夺秒,彻夜工作,连一点点时间都舍不得荒废掉。因为他们知道,这关系到他们这项计划的成败。为了争取时间,两人常常在山峰还被云雾所笼罩,阴雨和冷风不断吹来的时候就守候在仪器旁,以便在阴云过去后迅速进入工作状态。他们克服了难以想象的气象上的困难。
然而,云、雾、雨带来的不便,比起岛上总督菲尔德的不合作态度,实在算不了什么。
圣赫勒那岛总督菲尔德是个粗俗而又傲慢的人。他虽然官职不高,但由于多年在这远离英国本土的小岛上主事,养成了唯我独尊的派头,对本岛的大人物唯唯诺诺,而对像哈雷这样的年轻人则根本不放在眼里,因此涉及到要求地方支持的事情,非但得不到帮助,反而常常遭到这位总督大人的挖苦和讽刺。
尽管自然条件的恶劣和总督的不合作给观测工作带来了极大的难度,哈雷和克拉克仍然克服困难,获得了丰富的观测资料。
在一年中,哈雷共观测了341颗恒星(其中豺狼座的6颗星是在船上观测的),并将其按星座排列,星的亮度一般给出整数等级,个别的精确到了0.5等级。记载了3个星云,一个是把天蝎座的单个星群误认为星云。另一个是天蝎座的蝎尾与人马座的弓之间的M7。第三个是很美丽的半人马座W球星团。
作为一名天文学家,哈雷不仅精确观测恒星的位置,而且还在这一年的11月7日观测了所发生的水星凌日(水星在日、地中间穿过时人们看到的天象)。他在观测报告中写道:“如果能找出水星在黄道上横穿的路径,那么就很容易从我的观测中算出太阳的视差”。这是哈雷在天文学上的又一重大发现,这种方法在精确测定日、地距离上有极其重要的意义。现在测量日、地距离虽然有了精确的仪器,很多天文工作者仍然利用哈雷提出的方法。
1677年11月,哈雷的南天观测已接近尾声,他将观测报告,包括5月份的月食、日食的观测结果,寄给了这个计划的最有力的支持者——兵器研究官穆尔。
报告中写道:“我们观测到了在英国绝对看不到的三颗一等星。南半球没有南极星。两个巨大的‘云’,也就是在天河的分叉处的星云,即使月亮很亮时,也可以用肉眼勉强看到。”
哈雷与克拉克在圣赫勒那岛历尽艰辛,奋斗了一年,获得了很多观测资料,于1678年5月30日返回伦敦。
回国后,他们立即整理观测资料,准备尽快出版这次远征的结果,包括一部《南天恒星目录》和相应的星表。这些成果所包含的恒星虽然有限,它却是第一份南天星表。就当时人类对恒星的了解而言,它是一份最新、最宝贵的财富。正因为如此,出版商们对哈雷的出版物给予相当的重视,仅仅用了半年的时间,于1678年11月,正当哈雷迎来22岁生日的时候,《南天恒星目录》问世了。
哈雷这份星表是世界上最早的一份全部由望远镜观测的星表。在此之前完成的北天星表都是在肉眼观测的基础上作出的。因此,哈雷再一次以其过人的才华创立了天文史上的一座里程碑。从此,年轻的哈雷名声大振,人们对他所取得的成就更是十分赞赏,将他与伟大的天文学家第谷相媲美,称他为“南天的第谷”。
如今,由于有了先进的观测仪器和手段,各种类型的星表数不胜数,相比之下,哈雷那份341颗恒星的南天星表已成了沧海一粟。但是,我们不能忘记,那是第一份南天星表,它不但记载了恒星和星云,更记载了创业的艰难。
哈雷获得了成功,但是他并没有忘记在他遇到困难的时候给他以支持的人们。为了感谢国王的支持,哈雷向查尔斯二世呈献了一份平面星图。在这份星图上,从南船座中选出若干恒星组成“查尔斯的橡树”这个小星座,以纪念查尔斯国王的一段往事。
查尔斯二世也曾于1651年与克伦威尔的军队交战而失败,在被敌兵追逐的紧急关头,他靠一颗橡树躲过了敌人,死里逃生。后来这种橡树被称为皇家橡树。哈雷设计的这个星座,就是通过这段史实,用星图表达对国王的崇敬与感谢。
在成功与喜悦的后面,也存在着遗憾。哈雷由于中途退学,错失了就要获得的学位,他虽然事业有成,但这毕竟是一件憾事。如果要想得到特别学位,必须有国王或裁判所的命令才行。
1678年11月2日,哈雷就学位问题写信给牛津大学王后学院院长威廉森,他曾经对哈雷的远征计划给予了极大支持。威廉森院长赞成授予哈雷学位。但是,由于副院长的反对,哈雷没有得到学位。后来,院长直接写信给国王,汇报了哈雷的水平和希望获得学位的心情。国王亲自写信给副院长:“我接到哈雷在学识和技术,尤其是在天文学和数学方面都很高的报告,他在圣赫勒那岛所做出的极为出色的观测就是证明。即使在就学期间的条件和后来的复学条件不够,我仍然推荐他为修士”。1617年12月3日,哈雷如愿以偿,获得了牛津大学的修士学位。
另外一件值得称道的事情是11月30日,经穆尔推荐,哈雷以其在天文学方面的学术成就和工作业绩,当选为皇家学会会员。这是一位年轻学者在当时所能获得的最高学术荣誉。