丹麦天文学家罗默的成就贡献:测定光速
丹麦天文学家罗默1644年生于日德兰的奥尔胡斯,曾在哥本哈根大学研究天文学。1671年,法国天文学家皮卡尔到丹麦参观第谷·布拉赫旧时的天文台,希望测定它的准确经纬度,以便必要时可以重新计算第谷从前的观测数据。皮卡尔在那里雇用年轻的罗默做助手,后来又把他带回巴黎。在巴黎,罗默因仔细观测木星卫星的运动而著称。
17世纪以前,人们以为光的传播是超距的,其运动速度为无限大,星光都是瞬时到达地球的。意大利科学家伽利略首先对此质疑,并曾试图测定光速,方法是让一名助手拿着一盏灯站在一个山丘上,他自己则拿着另一盏灯站在另一个山丘上,两人来回闪亮灯光。但是,在一盏灯闪亮到看见另一盏灯回应的闪光所隔的时间,却仿佛只是由于人对剌激作出反应需要一定的时间造成的。做实验的山头之间相距更远时,发出闪光信号与得到回应之间的滞后时间并没有什么变化。
1668年,日后成为巴黎天文台台长的卡西尼编制了木卫的星历表——记录或计算木星卫星在一系列时刻在天球上所处位置的表格。这样,就有可能从理论上预告从地球上看到木星掩食木卫的准确时刻了。但是,1672年,罗默在巴黎天文台观测木星掩木卫的现象,却发现卡西尼的木卫星历表时常与观测不符。
罗默注意到,当地球运动的方向为接近木星时,木卫一连续两次被木星掩食的时间间隔变短;而当地球运动的方向为远离木星时,木卫一连续两次被掩食的时间间隔变长。同伽利略的试验相类比,罗默仿佛有了相距好几亿千米远的两个“山头”(即地球和木星),和一种不涉及人的反应时间的“闪光”(即木卫掩食的瞬间)。
罗默对他的发现作出了正确的判断:光一定具有某个有限的速度,当地球距离木星越远时,木卫掩食就推迟得越久,这是由于光越过地球的轨道需要花好几分钟的时间。1673年,卡西尼等人测定的日地距离是约1.4亿千米。罗默采用这一数据,经过几年的观测和计算,于1676年在巴黎科学院的一次会议上宣布,光线穿过地球轨道直径约需22分钟,相当于光速约为210000千米/秒。作为第一次尝试,应该说罗默确实干得很不错了。它打破了光速无限的传统观念,并成为日后英国天文学家布拉德雷发现光行差的前提。