科學革命之 天文學 卡西尼家族 發(fā)現(xiàn)的土星環(huán)和四個最大的衛(wèi)星 連續(xù)四代擔任巴黎天文臺臺長
在15世紀到18世紀之間發(fā)生的科學革命中，大量的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)永遠地改變了人類看待宇宙的方式。雖然這種學習的爆炸歸功于無數(shù)的人，但少數(shù)人特別值得贊揚和紀念。其中一個人是Gionvanni Domenico Cassini，他的法語名字也叫Jean-Dominique Cassini。作為一名意大利天文學家、工程師和占星家，卡西尼對現(xiàn)代科學做出了許多寶貴的貢獻。然而，他發(fā)現(xiàn)的土星環(huán)和四個最大的衛(wèi)星，卡西尼號飛船以他的名字命名。1625年6月8日，喬瓦尼·多梅尼科卡西尼（Giovanni Domenico Cassini，1625-1712）出生在法國尼斯附近佩里納爾多小鎮(zhèn)，父母是雅格布·卡西尼和茱莉亞·克羅維西。在耶穌會科學家的教育下，他很小就表現(xiàn)出數(shù)學和天文學的天賦。1648年，他接受了博洛尼亞附近潘扎諾天文臺的一個職位，在那里他受雇于一位富有的業(yè)余天文學家科尼利奧·馬爾瓦西亞侯爵。在科尼利奧·馬爾瓦西亞的影響下，1650年，他接替博洛尼亞大學的博納文圖拉·卡瓦列里神父的職位，擔任天文學和數(shù)學教授。在那里，他教授歐幾里得幾何，并根據(jù)天主教的教義教授托勒密天文學。在很長一段時間里，他支持第谷·布拉赫的地-日混合宇宙學說，后來轉向哥白尼的理論，和第谷一樣，卡西尼開始比他之前的許多科學家更精確。卡西尼是一個持久的、非常精確的天空觀察者。1655年，他在博洛尼亞的圣佩特羅尼奧大教堂的子午線，確定了地球軌道的傾角、太陽的直徑和地球大氣中的光折射。1662年，他很快以表格形式迅速發(fā)表了他的研究結果。為了表彰他的工程技能，教皇克萊門特九世雇傭卡西尼號負責意大利北部的防御工事、河流管理和波河沿線的防洪工作。1663年，卡西尼被任命為防御工事的負責人，并監(jiān)督烏爾比諾的加固工作。1665年，他被任命為意大利中部佩魯賈鎮(zhèn)的督察員。來自羅馬的尤迪維尼（1610-1685）和朱塞佩·坎帕尼（1635-1715）的望遠鏡為他提供了壯觀的發(fā)現(xiàn)：卡西尼通常木星上的大紅斑的幫助，測定了它的自己轉（1665年）。他還計算了金星、木星和火星的自轉持續(xù)時間，并更仔細地檢查了這些行星的表面。從木星衛(wèi)星伊娥的正常軌道上，他得出了經(jīng)度的確定，這是測地和導航的重要一步。1668年，卡西尼出版了精確的表格（Ephemerides Bononienses mediceorum siderum）。其后，讓·皮卡德公開支持卡西尼，并獲得了國王路易十四的授權，1669年，科爾伯特于任命卡西尼進入新成立的皇家科學院，并領導巴黎天文臺的建設，并成為1671年開放的巴黎天文臺的第一任主任。他一直擔任天文臺的主任，直到1712年去世。正是在這幾年里，卡西尼在1671年發(fā)現(xiàn)了土星的衛(wèi)星土衛(wèi)三伊阿珀托斯（Iapetus）。他注意到土衛(wèi)四的亮度有規(guī)律的變化，并意識到該衛(wèi)星總是同一面朝著土星，就像月亮總是同一面朝著地球。卡西尼發(fā)現(xiàn)了土星的四顆衛(wèi)星：1672年發(fā)現(xiàn)瑞亞（Rhea），1684年發(fā)現(xiàn)特提斯（Tethys）和狄翁（Dione ）?？ㄎ髂崾堑谝粋€觀察到這四個衛(wèi)星的人，他稱之為路易斯之星（Sidera Lodoicea，致敬路易十四），他正確地認為其亮度的異常變化是由于一個半球存在暗物質(zhì)（為了紀念他，現(xiàn)在稱為Cassini Regio）。他也發(fā)現(xiàn)了土星環(huán)上的縫隙，現(xiàn)在被稱為“卡西尼環(huán)縫”（Cassini Division）。他還推測，這些環(huán)是由無數(shù)的小粒子組成的，這被證明是正確的。卡西尼將當時已知的14個天體（6顆行星和8個衛(wèi)星）解釋為對太陽王路易十四的贊美。1672年，在亨利·奧爾登堡的建議下，他被選為英國皇家學會的成員。1672年，卡西尼和他的同事讓·里徹同時對火星（來自巴黎的卡西尼和來自法屬圭亞那的里徹）進行了觀測，并通過視差確定了它與地球的距離。這使他能夠細化太陽系的尺寸，并將天文單位(AU)的值確定在7%的精度以內(nèi)。但是測量的準確性還不夠，所以卡西尼號的結果沒有被許多人接受，尤其是英國的埃德蒙·哈雷。1673年，卡西尼獲得了法國國籍，次年，他娶了克萊蒙特伯爵中將的女兒吉納維芙·德·萊斯特雷。在法國期間，卡西尼的大部分時間都致力于天文研究。利用一系列非常長的空氣望遠鏡（惠更斯），他有了一些發(fā)現(xiàn)，并在許多項目中與克里斯蒂安·惠更斯合作。作為一名傳統(tǒng)主義者，卡西尼最初認為地球是太陽系的中心。隨著時間的推移，他開始接受了在一定范圍內(nèi)的尼古拉·哥白尼的太陽理論，以至于他接受了第谷·布拉赫提出的模型。然而，他拒絕了約翰內(nèi)斯·開普勒的理論，即行星以橢圓的形式運動，并提出它們的路徑是某些彎曲的橢圓（卡西尼橢圓） 這幅畫是由天文學家讓·多米尼克·卡西尼創(chuàng)作的，他受到了托勒密通過他的數(shù)學和對天空的觀察而改進的本輪的影響在17世紀70年代，卡西尼開始使用三角測量法來創(chuàng)建法國的地形圖。直到他死后（1789年或1793年），它才被完成，并以卡西尼·卡特斯的名字出版。除了是法國的第一張地形圖外，它也是第一張精確測量經(jīng)緯度的地圖，這表明這個國家比以前認為的要小。1683年，卡西尼開始測量穿過巴黎的子午線（經(jīng)線）。從研究結果中，他得出結論，地球有些被拉長了。因此，他拒絕了約翰內(nèi)斯·開普勒的橢圓軌道和牛頓的萬有引力理論。經(jīng)過40年的爭論，牛頓的理論在法國測地線任務（1736-1744）和1737年拉波尼亞探險隊的測量之后被采用，這表明地球在兩極實際上是扁平的。1683年，卡西尼對“黃道光”提出了解釋——在黃道面從太陽延伸出來的微弱光芒——他正確地認為這是由太陽周圍的小粒子云引起的。大約1690年，卡西尼第一個在木星大氣層中觀測到旋轉差異的行星。他為木星的伽利略衛(wèi)星的位置創(chuàng)建了改進的表，并發(fā)現(xiàn)了木星衛(wèi)星的掩星和計算出的時間之間的周期性延遲。大約1690年，卡西尼是第一個在木星大氣層中觀測到旋轉差異的行星。他為木星的伽利略衛(wèi)星的位置創(chuàng)建了改進的表，并發(fā)現(xiàn)了木星衛(wèi)星的掩星和計算出的時間之間的周期性延遲。此前1675年，他在巴黎天文臺的同事奧勒·羅默就用這個方法來計算光速。為了觀察月球的軌道，他在1693年制定了三個卡西尼定律：1. 第一條，是月球依軸自轉一周的時間，等于繞地球公轉一周的時間。因此月球面對地球始終為同一側。2. 第二條，月球的赤道面和地球繞太陽公轉的軌道面（黃道面）有固定夾角，約1°32'。3. 第三條，月球軌道面、月球赤道面、黃道面的相交點，為月球赤道的升交點和月球軌道的降交點。在將一生奉獻給天文學和巴黎天文臺后，卡西尼于1711年失明，并于1712年9月14日在巴黎去世，享年87歲。盡管他抵制在他一生中提出的許多新理論和想法，他的發(fā)現(xiàn)和貢獻使他成為17和18世紀最重要的天文學家之一。喬瓦尼·卡西尼與其后是連續(xù)四代擔任巴黎天文臺臺長。這包括他的兒子雅奎克·卡西尼（卡西尼二世，1677-1756）；他的孫子塞薩爾弗朗索瓦卡西尼（卡西尼三世，1714-84）；和他的曾孫，讓多米尼克卡西尼（卡西尼四世，1748-1845）。1.https://founders.archives.gov/documents/Jefferson/01-15-02-02272.https://sci.esa.int/web/cassini-huygens/-/13465-jean-dominique-cassini-and-christiaan-huygens3. http://scihi.org/giovanni-cassini-saturn-rhea/4.https://www2.hao.ucar.edu/Education/FamousSolarPhysicists/jean-dominique-giovani-domenico-cassini-1625-17125.https://www.britannica.com/biography/Gian-Domenico-Cassini
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