【威廉·赫歇爾】英國天文學家_人物百科

弗里德里希·威廉·赫歇爾是1738年出生于德國的一位英國天文學家，恒星天文學的創始人、被譽為恒星天文學之父、英國皇家天文學會第一任會長、法蘭西科學院院士。他對音樂的熱愛引導他進入了數學領域，對數學的興趣最終使他進入了天文學領域，用自己設計的大型反射望遠鏡發現天王星及其兩顆衛星、土星的兩顆衛星、太陽的空間運動、太陽光中的紅外輻射，編制成第一個雙星和聚星表，出版星團和星云表；還研究了銀河系結構。

主要經歷

1738年生于德國，1758年遷居英國。赫歇爾利用全部業余時間制作望遠鏡，經過千錘百煉，他終于成為制造望遠鏡的一代宗師，他一生磨制的反射鏡面達四百多塊，還造成一架口徑1.22米，鏡筒長達12米的大型金屬反射望遠鏡。

出身音樂世家

弗里德里希·威廉姆·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel）是德國人，后來在天文學史上以其英國化的名字威廉·赫歇爾（Willim Herschel）和“著名英國天文學家”的頭銜聞名于世。他的祖先在德國大都從事園藝、釀酒等手工業，他的父親于1731年舉家遷往一個名叫漢諾威的小鎮，他父親在這里加入了禁衛軍樂團服役，當一名樂師，他還會吹奏雙簧管。1738年11月15日威廉·赫歇爾在漢諾威出生了，當時漢諾威是英王喬治二世的屬地（然而它并不真是大英帝國的組成部分）。

赫歇爾從小就喜歡音樂，并很早就顯露出這方面的天賦，他4歲時就跟從父親學習拉小提琴，后來學習吹奏雙簧管，并很快成為一名出色的雙簧管演奏者。由于家境遇到困難，他16歲時離開了學校，與父親一樣加入了禁衛軍樂團，在那里擔任小提琴和雙簧管演奏員。1756年，英國和法國之間爆發了歷史上的“七年戰爭”，德國也卷入其中；第二年，法國占領了漢諾威。赫歇爾不堪忍受戰爭之苦，于是他作為一個逃亡者渡海偷偷跑到英國的倫敦。他的音樂天才使他在英國獲得了成功，隨著在英國知名度的擴大，他的地位也不斷提升，先后擔任過音樂教師、演奏師，并成為有一定知名度的作曲家。

赫歇爾在演出和作曲之外，有了一些閑暇的時間，赫歇爾努力學習英文、意大利文拉丁文，同時廣泛閱讀牛頓、萊布尼茨等科學家的自然哲學、數學、物理學著作。1772年，赫歇爾作為訪問者回到了漢諾威，當時他父親已經去世，他說服了母親把妹妹卡羅琳·赫歇爾帶到英國幫他操持生活。青年赫歇爾愛好廣泛。由于他對音樂理論的探討涉獵了數學，進而又接觸了光學。據說他父親不僅精通樂理，而且是一名天文愛好者，赫歇爾曾在父親的指導下，對天文知識有著濃厚的興趣。在父親的引導下，赫歇爾對夜空中的許多星座都非常熟悉。赫歇爾具有強烈的求知欲，這促使他從樂器演奏轉入對音樂理論的研究。為了研究樂理，他開始鉆研劍橋的羅伯特·史密斯的《注音》。結果他意外地從該書提供的線索中，買到了史密斯撰寫的兩卷本的經典著作《光學》，這是一部能夠在理論和實踐上制作望遠鏡和顯微鏡的引導性光學著作，其中一章名為“望遠鏡對恒星的發現”，這些內容引起了赫歇爾從事觀測和研究天體的強烈愿望和雄心。

自制精良的望遠鏡

自古以來，人類對宇宙具有自然天生的敬畏和好奇心，這在赫歇爾身上有充分的展現。1773年，赫歇爾讀了一本科學普及作家詹姆斯·弗谷森（James Ferguson，1710－1776）寫的一本暢銷書——《對牛頓爵士的原理的天文學解釋》，有趣的是，該書作者與他同時代的許多人一樣，（書中）認為所有行星以及恒星都是“為其合理的居民提供食宿”的，甚至彗星也可能住滿了能夠欣賞上帝手藝的生物，還有人認為彗星上“為折磨那些可惡的罪犯而充斥著永恒的冷熱交替”。受此影響，赫歇爾甚至要把關于宇宙的這一通俗見解推廣到太陽上去，一開始他相信太陽像行星一樣是涼的，它是被云層包圍著，云層保護著太陽上的居民不受其外層火球的傷害，太陽黑子是人們透過火球的間隙所瞥見的云層。俗話說“百聞不如一見”，為了親眼看清史密斯和弗谷森書中所描述的那些天體，赫歇爾最初用折射式望遠鏡觀察天體，但他感覺不理想，為了為他探索宇宙奧秘尋找更合適的利器，后來他轉向了反射式望遠鏡。

1774年赫歇爾成功地安裝了一架口徑15厘米，焦距2.1米，放大40倍左右的牛頓式反射望遠鏡。通過這架望遠鏡，他第一次成功地看到獵戶座大星云，并清楚地辨認了土星的光環。更重要的是，通過不斷地實踐和總結，他終于掌握了一套磨制拋物面反射鏡的技術。從那以后，他除了晚上不知疲倦地做巡天觀測之外，還時常利用白天的時間磨制望遠鏡鏡面。

1776年，他陸續磨制成功口徑分別為15厘米、51厘米、122厘米的巨大反射式望遠鏡鏡面。當時反射式望遠鏡的焦點多采用牛頓式，即在主焦點之前的光軸上，斜置一平面副鏡，將焦點折射在鏡筒上端的一側。赫歇爾為了減少折射光的損失，將主鏡略微偏置，使星光經主鏡反射后，焦點不會匯聚在光軸上，而是斜到鏡筒上端的一側。這樣，可以省去牛頓式的平面副鏡，從而提高聚光的效率。因為這一光學系統是赫歇爾發明的，所以后世稱之為赫歇爾焦點，而按照這種光學系統制成的望遠鏡稱為“赫歇爾望遠鏡”。

1787年，赫歇爾為了判斷他的望遠鏡的視距是否真的已經貫穿了銀河，即觀測更遙遠的昏暗天體，他決心再制造一架威力更大的望遠鏡。

發現天王星

18世紀70年代末，赫歇爾在卡洛琳的支持和協助下，開始用他自制的望遠鏡進行星空“巡視”觀測。其主要內容是從他的住處逐個觀察分布于北天球上亮于4星等的亮星。整個過程歷時19年，被后人稱作第一期星空巡視。1780年，赫歇爾又開始了第二期星空巡視。經過兩次初步的觀測，在1781年赫歇爾又開始進行他的第三次全面觀測夜空的歷程。

1781年3月13日晚，赫歇爾像往常一樣，用自制的那架口徑15厘米的反射望遠鏡觀測星空。他每次觀測都是聚精會神，不放過任何或許會帶來新發現的可疑現象。當把望遠鏡轉向雙子座的時候，他注意到雙子座有一顆很陌生的星，比較亮，可是在星圖上卻查不到它。他改用400多倍和900多倍的目鏡仔細觀測之后，肯定了這不是一顆恒星。因為，望遠鏡的倍率再大，恒星看起來始終是個星點兒，而這個天體，呈現為一個藍綠色的小球面形。隨著目鏡更換，看上去直徑變得愈來愈大，形象卻變得模糊了。為慎重起見，赫歇爾沒有聲張，而是連續10個夜晚密切地關注著這顆小星。他逐漸發現該星每天在緩慢地移動，雖然不易覺察出來。他最初向皇家天文學會報告說，新發現了一顆彗星。彗星一般都是拉得比較長的橢圓軌道，在離太陽愈來愈近的時候還會“長”出尾巴來。可是，這顆新天體卻不是這樣，它的邊緣一直比較清晰，絲毫沒有彗尾特征，而且它的軌道似乎接近圓形。

不久，赫歇爾根據所得到的觀測數據，計算出它的軌道近似圓形，其距離太陽比土星遠出約一倍。這時他意識到自己發現了一顆新行星。后來，法國天文學家拉普拉斯算出了它的軌道，距離太陽19.18天文單位（1天文單位為日地平均距離，約等于1.49億千米）。經過一段時間的觀測之后，天文界終于確定這是我們太陽系里的一顆新行星，它與太陽之間的距離，比當時所知最遠的行星土星的距離遠了一倍。

赫歇爾發現新行星的消息引起了極大的轟動。它后來被命名為天王星（取自希臘神話中土星父神的名字），就這樣赫歇爾一舉成名。

1781年當年，赫歇爾的好朋友華特生博士推薦他進入皇家學會。皇家學會頒給他柯普萊獎章以表彰他發現天王星，并且接納他為皇家學會會員。赫歇爾兄妹的天文成就引起了英王喬治三世的注意，喬治三世也曾是漢諾威人，非常愛好天文。他于1782年親自接見了赫歇爾，寬恕了赫歇爾年輕時擅離漢諾威軍隊的過錯，任命赫歇爾為他的私人天文學家，并為赫歇爾提供年薪三百畿尼（Guine，舊英國金幣，1畿尼=1.05英鎊=21先令，最初是用幾內亞的黃金鑄造的，因此得名），以使他專心致志從事天文學研究。自此，赫歇爾放棄音樂，一心致力于他所鐘愛的天文學。赫歇爾兄妹先是遷往溫莎附近的達切特，1786年又遷往斯勞。他制造了一系列的大望遠鏡（一些還賣給其他國家），進行了很多開創性的研究和觀測，1816年他被冊封為爵士。赫歇爾成為專業天文學家時已經43歲，從未受過正規的高等教育，他的淵博學識、數理基礎、冶煉技藝等全憑勤奮自學得到。在他的職業生涯中，他共制作過400多架望遠鏡，其中最大最著名的是一臺40英尺（12米）長、口徑49.5英寸（1.26米）的反射望遠鏡。

貢獻影響

1781年，赫歇爾發現了太陽系中的第七顆行星——天王星，還發現了土星的兩顆衛星和天王星的兩顆衛星。

1782年，赫歇爾編制成了第一個雙星表，他還發現了多數雙星不是表面上的“光學雙星”，而是真正的“物理雙星”。

1783年，赫歇爾發現了太陽的自行，他得到的太陽運動方向和現代測量數據相差不到10度。

1786、1789、1802年，赫歇爾先后三次出版星團、星云表，記錄了2500個星云和星團。

赫歇爾最重大的貢獻，莫過于對銀河系結構的研究，他是第一個確定了銀河系形狀大小和星數的人。

威廉有一個妹妹，卡羅琳·盧克雷蒂婭·赫歇爾（Caroline Lucretia Herschel，1750年3月6日－1848年1月9日），同樣，她也是個出色的天文學家。威廉·赫歇爾是18世紀著名的天文學家，他不僅發現了天王星，還開創了恒星天文學，他研究并假設（某些）星云是由恒星組成，提出著名的恒星演化學說；他不僅在天文望遠鏡的發展史上留下永不磨滅的足跡，而且是當時最偉大的觀測天文學家，為恒星天文學的建立奠定了第一塊基石，在天文學史上他被譽為“恒星天文學之父”。