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用肉眼精确定位穿过夜空的恒星和行星路径,到底有多难?

一台新锻造的钢制仪器,可以用肉眼精确定位穿过夜空的恒星和行星路径,让新墨西哥州北部山区的天文爱好者回到了过去的天文学要领。该装置由毕业生在圣约翰学院安装,是丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)在16世纪末设计遗失已久的原件翻拍,目的是绘制恒星的位置和行星轨道。它由四个联锁的环组成(由精密的钢材锻造,与北极星和赤道对齐)结合一个滑动取景器。

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可用手移动来测量任何天体、地平线和赤道之间的角度。16世纪末,这种仪器进行了漫长而艰苦的测量,约翰尼斯·开普勒得以证明火星在围绕太阳的椭圆轨道上旋转,推翻了根深蒂固的天体圆周运动理论,并引发了对行星运动和力的新理论的探索。圣约翰学院的退休教员兼实验室主任威廉·多纳休说:通过重建文物和仪器,你经常可以了解到那个时代的科学是如何做到的。这很有趣,因为你可以做300年来没有人做过的事情。

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布拉赫的原始仪器没有一件幸存下来,圣约翰大学毕业生委托制作了一个功能正常的复制品,使用的是布拉赫原始图画和插图。他们聘请了英国工匠大卫·哈伯用外科不锈钢组装一台精密仪器。布拉赫所谓的腋窝静态雕塑在公园里随处可见,但很少有像圣达菲那样的详细测量。增量角度测量精确到六十分之一度,或1角分。在这个天图智能手机应用的时代,这款设备显然是不合时宜的--也是对圣约翰学院的恰当补充。在圣约翰学院,学生们通过研究原文或英文翻译来追溯古代文明中数学和科学的演变。

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除了圣约翰,新墨西哥州黑暗无云的天空,吸引了突破性的天文仪器和学生天文台。其中包括新墨西哥理工大学位于索科罗附近海拔2英里(3公里)的马格达莱纳山脊天文台;阿帕奇点天文台的一组研究望远镜;标志性的甚大阵列射电天文台,其天线横跨圣奥古斯丁平原数英里;以及新组装探索低频以寻找宇宙进化线索的射电望远镜。相比之下,圣达菲的最新观星设备没有任何科学进步。相反,它在某种程度上是进入16世纪天文学艰辛的时间门户。

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多纳霍将开普勒的“天文新星”从拉丁文翻译过来,精确定位明亮的恒星和行星坐标给学生带来了很多“啊哈时刻”,这个领域还不是大学课程的一部分。多纳休说,布拉赫所做的测量足够精确,足以挑战基本的天文学概念和误解,并有助于为艾萨克·牛顿的引力理论和运动定律铺平道路。在一个机械钟可能精确度高得令人发狂的时代,跟踪轨道也不是一件容易的事情,然后是望远镜。1609年,伽利略把他的望远镜对准了天空,然后就改变了一切。

博科园|Copyright Associated Press/Morgan Lee

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