如果說人類的祖先很早就開始測繪大地，那么真正意義上的丈量天空卻是發(fā)明望遠(yuǎn)鏡和掌握開普勒定律以后的事。1677年11月7日，英國天文學(xué)家哈雷在圣海倫娜島觀察水星凌日后若有所悟，1716年在皇家學(xué)院《哲學(xué)學(xué)報》發(fā)表著名論文，提出了通過觀察金星凌日來確定地球到太陽的距離，并向后輩大聲疾呼，務(wù)必抓住1761年和1769年金星凌日的天賜良機(jī)。1742年哈雷撒手塵寰，全世界天文學(xué)家遵照他的遺訓(xùn)，如期開展了波瀾壯闊、可歌可泣的金星凌日觀測總動員。
金星作為地球的“孿生姐妹”，是蒼穹中僅次于太陽和月亮的第三明亮天體。當(dāng)它運(yùn)轉(zhuǎn)在日地之間并處于一條直線時便會遮蔽太陽的部分光線。金星凌日本質(zhì)上也算一種“小日食”或者“日環(huán)食”。但金星直徑雖然比月亮大3.5倍，凌日時和地球的距離卻比月亮遠(yuǎn)百倍，視直徑只有月亮的三十分之一，因此看上去就像日輪上的一個小黑點(diǎn)緩緩掠過。
由于金星的軌道平面和地球黃道有3.4度的傾斜，因此凌日便成為十分稀有的天象。發(fā)生間隔為105.5年，8年，121.5年，8年……可謂“八載成雙來，百歲一徘徊”。正是靠著在地球上不同方位看到金星凌日過程的視差，便能用三角測量法計(jì)算出日地距離，進(jìn)而以這個“天文單位”作為基線，測量出整個太陽系的宏偉版圖。
捕捉1761年和1769年這一對金星凌日，是科學(xué)界首次有備而來。來自英國、法國、俄國、德國、荷蘭、瑞士、丹麥、葡萄牙、意大利等國的天文學(xué)家百余人，在全球設(shè)立了幾十個觀測點(diǎn)。俄國女皇葉卡捷琳娜曾通宵不眠以圖先睹為快，英國國王喬治三世也早早到裘園天文臺翹首以待，北美費(fèi)城天文學(xué)家里騰豪斯在金星即將接觸日輪的瞬間竟然激動得當(dāng)場暈厥，足見金星凌日如何牽動著人們的神經(jīng)。那些派往四表八荒觀測這一天象的遠(yuǎn)征隊(duì)更是責(zé)任重大和使命莊嚴(yán)了。
“七年戰(zhàn)爭”的炮火硝煙并不理會科學(xué)家的國際合作。1761年1月8日，英國天文學(xué)家梅森和迪克遜乘坐護(hù)衛(wèi)艦“海馬”號從樸茨茅斯出發(fā)，遠(yuǎn)赴22000千米之遙的蘇門答臘島明古連觀測金星凌日，啟航不到24小時，便和重型法國軍艦“拉格蘭德”號相遇。經(jīng)過1小時激戰(zhàn)，“海馬”號受到重創(chuàng)，船員死11人傷37人，被迫退回樸茨茅斯港。
鑒于旅途兇險和儀器損毀，梅森和迪克遜給皇家學(xué)會寫信，請求變更目的地，改往地中海之濱土耳其的伊斯肯德倫進(jìn)行觀察。皇家學(xué)會接到報告毫不通融，指令必須不惜代價按原計(jì)劃趕到蘇門答臘，否則追究法律責(zé)任。關(guān)鍵時刻，科學(xué)家也需要軍隊(duì)的紀(jì)律和士兵的服從。
“海馬”號緊急修繕后于2月5日再度揚(yáng)帆南下，但卻因延宕過久無法準(zhǔn)時到達(dá)，況且明古連已經(jīng)落入法國人手中。梅森和迪克遜當(dāng)機(jī)立斷，4月11日登陸南非好望角，幸而受到中立國荷蘭殖民當(dāng)局的同情和支持。6月6日晴空萬里，梅森和迪克遜在開普敦飽覽了金星凌日的整個過程，取得了南太平洋唯一有價值的觀測數(shù)據(jù)。而前往圣海倫娜島的英國天文學(xué)家馬斯基林卻遇到大陰天，結(jié)果徒勞往返。梅森和迪克遜一戰(zhàn)成名，1763年擔(dān)負(fù)起測量北美馬里蘭州和賓夕法尼亞州邊界的重任。此后梅森-迪克遜線長期成為美國北方自由州和南方蓄奴州的政治文化分界。
金星凌日造就的最偉大的航海家和探險家，要數(shù)英國的庫克船長了。由于1761年觀察金星凌日的數(shù)據(jù)不盡如人意，1769年便成了一代科學(xué)家有生之年的最后機(jī)會。新發(fā)現(xiàn)的塔基提島很快被鎖定為最佳觀測點(diǎn)。汲取1698年哈雷率領(lǐng)“帕拉摩爾”號到南大西洋科學(xué)考察卻因沒有軍銜而指揮不動水兵的教訓(xùn)，皇家學(xué)會和海軍部兼權(quán)熟計(jì)，認(rèn)為庫克是領(lǐng)銜掛帥的不二人選——他不但有魁北克測繪勞倫斯河口、紐芬蘭觀察1766年日環(huán)食的科學(xué)背景，還有現(xiàn)役海軍中尉的頭銜。
1768年8月25日，長32米、寬9米的“奮進(jìn)”號載著科學(xué)家和船員94人，從普利茅斯拔錨啟碇，鼓浪西行。后來擔(dān)任英國皇家學(xué)會主席41年之久的自然學(xué)家班克斯、資深天文學(xué)家格林、科學(xué)畫家帕金森、瑞士植物學(xué)家索蘭德等共同組成了這次遠(yuǎn)征的雄厚班底。10月25日跨越赤道，11月13日到達(dá)巴西里約熱內(nèi)盧，因葡萄牙總督懷疑此行有軍事目的，庫克船長幾乎被扣留。1769年1月25日，“奮進(jìn)”號穿越合恩角風(fēng)暴進(jìn)入太平洋，4月13日最終抵達(dá)塔基提島。這是1767年6月瓦利斯乘坐“海豚”號發(fā)現(xiàn)這座太平洋上的“伊甸園”后，第二次前來造訪的英國船艦。
庫克在塔基提島西北角修筑了一座容納40人的“金星站”，將攜帶的兩臺格里高利反射望遠(yuǎn)鏡和天文象限儀、六分儀、計(jì)時鐘、溫度計(jì)、氣壓計(jì)等設(shè)備安頓停當(dāng)?！敖鹦钦尽碧幱凇皧^進(jìn)”號火力射程之內(nèi)，三面有深溝高墻并架設(shè)槍炮以策安全。6月3日天公作美，碧空如洗，庫克團(tuán)隊(duì)分別從本島2個地點(diǎn)和鄰近的莫雷阿島上觀測了金星凌日的全過程，著重記錄了“凌始”和“凌終”的4個重要瞬間。但卻發(fā)現(xiàn)“始內(nèi)切”和“終內(nèi)切”的精確時刻難以確定，因?yàn)槿蛰嗊吘壓徒鹦潜P面間出現(xiàn)了1分鐘左右的淚滴狀“粘連”。這便是由于大氣湍流和光學(xué)儀器缺陷引起的“黑滴現(xiàn)象”。
在塔基提島考察期間，庫克船長和當(dāng)?shù)赝林⒂H善關(guān)系，但嚴(yán)禁水手和島民私下交易。當(dāng)年“海豚”號水手曾為了用鐵制品換取性服務(wù)而亂拔船上釘子，幾乎讓“海豚”號散了架。庫克船長最重要的觀測設(shè)備天文象限儀曾經(jīng)被盜，多虧不惜代價及時找回。離島前兩位船員開小差，庫克扣押了當(dāng)?shù)刈彘L做人質(zhì)才換回“逃兵”并處以鞭刑。統(tǒng)領(lǐng)這只孤懸海外、“人上一百”的科考隊(duì)，的確需要功底深厚的科學(xué)素養(yǎng)和恩威并施的大將風(fēng)范。
7月13日，“奮進(jìn)”號離開塔基提島，庫克帶著海軍部的秘密指令尋找傳說中的“南方大陸”，花費(fèi)6個月時間首次環(huán)繞和測量新西蘭兩島，1770年4月29日到達(dá)澳大利亞東海岸新南威爾士的植物灣。6月11日“奮進(jìn)”號撞上大堡礁，丟棄了6門大炮和部分設(shè)備才輕裝逃生。最后取道印度洋和好望角，于1771年7月12日返回了英國多佛港。
環(huán)球一周，歷時3年，“奮進(jìn)”號滿載著寶貴的觀測數(shù)據(jù)和珍稀的植物、礦石標(biāo)本凱旋。但檢點(diǎn)出征時的94人，有三分之一沒能回家。庫克用泡菜和麥芽汁預(yù)防了壞血病，卻抵擋不住瘧疾和痢疾的肆虐。勞苦功高的天文學(xué)家格林、繪制了1000張標(biāo)本圖畫的藝術(shù)家帕金森、芬蘭籍自然學(xué)家斯?jié)娏?、外科醫(yī)生芒克豪斯、副總指揮?？怂苟荚跉w航中因病去世，葬身在大海波濤中。還有許多捐軀的水手和工匠，沒有人記得他們的名字。
從1772年起，庫克開始第二和第三次環(huán)球航行，縱橫四大洋，馳騁全世界，成為歷史上最偉大的航海英雄。1779年，庫克在夏威夷島和當(dāng)?shù)鼐用駴_突中不幸遇難。
無論對觀察金星凌日的熱情還是投入，法國比起英國都毫不遜色。1760年3月26日，巴黎天文臺臺長卡西尼的高足弟子、數(shù)個梅西耶天體的發(fā)現(xiàn)者讓蒂爾奉命遠(yuǎn)征，乘坐“貝利耶”號軍艦到印度東部本地治里觀察金星凌日，7月10日已早早趕到毛里求斯。但此時印度洋戰(zhàn)云密布，商旅不行，讓蒂爾只好在羅德里格斯靜候，并一度準(zhǔn)備加入平格雷的團(tuán)隊(duì)。1761年2月9日，適逢法國軍艦“仙女”號駛往印度，讓蒂爾不避危險奮然隨行，5月20日到達(dá)印度海岸，才得知本地治里已經(jīng)陷入英國人手中，只能打道返回毛里求斯，但時間已經(jīng)來不及了。
6月6日金星凌日如期而至。讓蒂爾正航行在茫茫的印度洋上，盡管紅日朗照、碧霄萬里，但顛簸搖晃的甲板卻根本無法安放一架穩(wěn)定的望遠(yuǎn)鏡，也不能確定精準(zhǔn)的經(jīng)緯度。讓蒂爾沒有取得任何可靠的觀察數(shù)據(jù)，只好眼睜睜看著千金一刻的時光付諸流水。
面對命運(yùn)打擊，讓蒂爾做出一個重大而孟浪的選擇，他決定留在印度洋地區(qū)，耐心等待8年，觀測1769年的金星凌日。比起風(fēng)濤萬里、戰(zhàn)火紛飛的海上航行，為了有生之年最后一次機(jī)會，讓蒂爾認(rèn)為值得獨(dú)在異鄉(xiāng)苦苦守候！
作為科學(xué)通才，讓蒂爾沒有虛度時光，他測繪了馬達(dá)加斯加海岸，并對當(dāng)?shù)刈匀?、地質(zhì)、生物、氣象、潮汐等進(jìn)行了全面研究。1769年金星凌日漸漸逼近，讓蒂爾經(jīng)過反復(fù)比較，認(rèn)定最佳觀測點(diǎn)應(yīng)該是菲律賓的馬尼拉。于是1766年5月1日便提前啟程，8月10日順利抵達(dá)。豈料當(dāng)?shù)氐奈靼嘌乐趁窆倬懿唤蛹{這位癡情的天文學(xué)家，無奈之下，讓蒂爾只好轉(zhuǎn)赴本地治里——此時這個“淪陷”的印度城市已經(jīng)根據(jù)“1763年和平協(xié)議”重回法國手中。1768年3月27日，讓蒂爾來到本地治里，并選取一座被英軍損毀的彈藥庫改建天文臺。1769年6月3日金星凌日前，天氣一直晴好，6月2日夜間，讓蒂爾還邀請當(dāng)?shù)乜偠接^看土星衛(wèi)星。豈料翌日天氣驟變，恰恰在金星凌日的時刻陰云四合，從頭到尾遮蔽了這場歷時6小時34分的世紀(jì)大戲，此后卻馬上云開日出持續(xù)晴朗。另一個對讓蒂爾傷口撒鹽的消息是，金星凌日全過程中，馬尼拉天空萬里無云。
苦守8年再誤佳期，讓蒂爾徹底崩潰，寫報告時手中的筆幾次跌落：“這就是天文學(xué)家的宿命，萬里奔波和自我流放，卻被一片致命的云在最精確的時刻擋住太陽，我無法從打擊中恢復(fù)，不能相信金星凌日就這樣結(jié)束了?！?/span>
讓蒂爾終于想到了回家，但致命的痢疾使他再三延誤歸計(jì)。1770年11月，讓蒂爾帶病從毛里求斯登上赴歐洲的貨船，又遇到風(fēng)暴幾乎沉沒而返回原地。直到1771年3月31日才最終搭乘一艘西班牙軍艦，8月1日到達(dá)加迪斯港。讓蒂爾徒步翻過比利牛斯山，1771年10月8日踏上了法蘭西土地，屈指算算，離開故國11年6個月13天！女天文學(xué)家霍格說：“這大約是歷史上最漫長的天文探險?！?/span>
迎接讓蒂爾的不是朋友的鮮花和親人的擁抱。他已經(jīng)被宣布“合法死亡”，妻子改嫁，個人財產(chǎn)被全部瓜分，他在法國科學(xué)院中的席位也由別人頂替。經(jīng)過艱苦訴訟，讓蒂爾拿回了部分財產(chǎn)，并在國王路易十五親自干預(yù)下，于1772年2月28日恢復(fù)了科學(xué)院的頭銜。他重新結(jié)婚后喜得一女，并出版了2卷暢銷書《印度洋之旅》，月球上有個隕石坑就以讓蒂爾命名。
“受盡天磨”的讓蒂爾總算有了大團(tuán)圓的結(jié)局。而他的時乖命蹇也成為“墨菲定理”的典型案例。
（墨菲定律：如果有兩種或兩種以上的方式去做某件事情，而其中一種選擇方式將導(dǎo)致災(zāi)難，則必定有人會做出這種選擇。墨菲定律的根本是：如果事情有變壞的可能，不管這種可能性有多小，它總會發(fā)生。）
披讀金星凌日浩瀚的典籍，處處都會看到法國天文學(xué)家沙普的名字。他曾勘測洛林地區(qū)的經(jīng)線，確定2顆彗星軌道，并和卡西尼、讓蒂爾一起在巴黎觀察過1753年5月6日的水星凌日。
受法國科學(xué)院派遣和俄國伊麗莎白女皇邀請，沙普的4人小隊(duì)于1760年11月動身前往西伯利亞首府托博爾斯克——那里是1761年金星凌日過程最短的“哈雷極點(diǎn)”，因此格外特殊和重要。攜帶著半噸重的設(shè)備，從巴黎到維也納，從華沙到圣彼得堡，馬車先后在路上散了架，那些溫度計(jì)、氣壓計(jì)等科學(xué)儀器也幾乎全都碰破顛碎。乘坐馬拉雪橇跨過封凍的伏爾加河和烏拉爾山，進(jìn)入無邊的西伯利亞干草原和渾莽的大沼澤，屈指行程5000千米，終于在1761年4月10日到達(dá)托博爾斯克。
滴水成冰的嚴(yán)寒，眈眈在側(cè)的狼群，沙普到鎮(zhèn)外小山丘上建起天文觀測站，并抓住5月18日的月食，再次測定托博爾斯克的精確經(jīng)度。這年春汛來得早而兇猛，淹沒了兩岸多處村莊，當(dāng)?shù)匕傩展肿镞@些外國人的神秘活動冒犯了太陽，招致了老天震怒和降災(zāi)。所幸當(dāng)局派來哥薩克士兵擔(dān)任警戒，確保了考察隊(duì)的人身設(shè)備安全。
1761年6月6日，天如人愿，百事順?biāo)欤称站_記錄了金星凌日5小時48分50秒的全過程，并在他的天文臺外帳篷里架設(shè)望遠(yuǎn)鏡請當(dāng)?shù)卣伙栄鄹?。途?jīng)圣彼得堡停留期間，沙普會見了羅蒙諾索夫并發(fā)表了觀測數(shù)據(jù)，還把珍稀的猛犸牙齒帶回巴黎，此后寫下了三大卷《西伯利亞紀(jì)行》。他的兩個侄子都是受到這本書的鼓舞走上了科學(xué)道路。
1769年，沙普再次投身于全球天文學(xué)家對金星凌日的“圍獵”大行動。原計(jì)劃去所羅門群島進(jìn)行觀察，但宗主國西班牙只批準(zhǔn)他們到拉美地區(qū)的下加州半島，比起英國科學(xué)家完全被拒絕，這已經(jīng)非常幸運(yùn)了。1768年9月18日，沙普和王室工程師泡利、鐘表師杜波伊斯、青年畫家諾埃爾一行離開巴黎。在卡迪斯按照法院命令吸收了西班牙官員多茲和麥迪納。共28人乘坐一條僅有12名水手的小船，駛往萬里迢遙的拉丁美洲。1769年5月19日到達(dá)下加州盡頭的圣何塞-德爾卡波。這里便是沙普遠(yuǎn)征的終點(diǎn)和夢想的歸宿。
他們迅速搭建起“天文臺”，把帶來的象限儀、擺鐘和3個多隆德消色差望遠(yuǎn)鏡安頓停當(dāng)。簡陋的泥棚，房頂開3個孔洞，平時用布遮蔽，觀察時才露出天空。6月3日艷陽高照，纖云掃跡，一丸金星緩緩掠過日輪。仆人在旁邊大聲讀秒。
沙普和多茲、麥迪納各自守著一臺望遠(yuǎn)鏡，凝神屏氣捕捉天上的一脈一息，準(zhǔn)確記下每個重要的時間節(jié)點(diǎn)和金星軌跡弦線與太陽赤道的夾角，整個觀察可謂盡善盡美。5個半小時下來，沙普全身已經(jīng)被汗水濕透。他們彼此熱烈祝賀，并和金星凌日做最后的世紀(jì)告別，深深慶幸沒有辜負(fù)這次曠世機(jī)緣。
然而沙普未曾料到，藍(lán)天麗日和旖旎風(fēng)光下，死神正向他們張開黑色斗篷。
登岸伊始便聽說這里已有三分之一人口在瘟疫中病逝，當(dāng)時完全來得及更換地點(diǎn)到西南18英里（約29千米）的圣盧卡斯。但沙普認(rèn)為寧可讓生命冒險，不能讓觀測閃失。金星凌日2天后，多茲、麥迪納和11位隨員開始發(fā)病。沙普靠從巴黎帶來的一本醫(yī)書和少量藥品緊急應(yīng)對，不久自己也受到傳染。用瀉劑治療稍有好轉(zhuǎn)，沙普又帶病堅(jiān)持觀察6月19日的月食，以便更好確定當(dāng)?shù)氐慕?jīng)度。此后病勢漸沉，8月1日不幸去世，年僅42歲。
一代“天文探路者”被草草埋葬在下加州的無名地。此時村內(nèi)人口已死去四分之三，金星凌日科考隊(duì)殘存的隊(duì)員仍然抱病堅(jiān)持觀察木星的伽利略衛(wèi)星掩食，來校準(zhǔn)當(dāng)?shù)亟?jīng)度。直到生命最后一刻，他們的心靈都和天上的星辰相伴相依。沙普臨終前在病床上說：“生命即將結(jié)束，但我因完成了使命而感到幸福。”
從1769年到2012年，經(jīng)過一個金星凌日的“輪回”，在墨西哥的圣何塞-德爾卡波，人們?yōu)樯称樟⒘艘蛔o(jì)念碑。
泡利害怕自己難以康復(fù)和生還，曾把沙普的觀察報告和日志收進(jìn)一只書箱寄放在西班牙總督府并諄托運(yùn)回法國。直到9月，幸存的9名科考隊(duì)員才取道墨西哥城返回歐洲。最終踏上故國土地的，只剩下泡利、諾埃爾和多茲3人。巴黎天文臺臺長卡西尼從泡利手中接過沙普的遺稿并親自進(jìn)行整理編纂，1772年正式出版。沙普和眾多同伴埋骨地球的另一端，卻向他的時代交上了最完美的答卷。
18世紀(jì)兩次金星凌日的觀測大行動，是氣貫長虹的人類史詩。遍布世界的天文學(xué)家用生命和忠誠換來的數(shù)據(jù)匯集起來，我們這顆行星便產(chǎn)生了新的智慧。曾經(jīng)為世界選定金星凌日觀測點(diǎn)的法國著名數(shù)學(xué)家拉朗德和諸多同輩爭先恐后，用哈雷和德利勒創(chuàng)建的方法，對1761年的130處觀察數(shù)據(jù)和1769年的154處觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)歸納和精密計(jì)算，終于得出空前偉大的結(jié)論：太陽的視差為8.5弧秒，太陽到地球的平均距離為1.53億千米。和目前公認(rèn)的1.496億千米十分接近。
世界上從此有了“天文單位”這把得心應(yīng)手、通用共享的“量天尺”。人類不僅將整個太陽系各行星的邊鄰四至盡收眼底，還向著遼闊的宇宙空間張望，并從此開始了國際合作的大科學(xué)時代。
覺得不錯點(diǎn)在看！
