[論文レビュー] An international campaign of the 19th century to determine the solar parallax - The US Naval expedition to the southern hemisphere 1849 - 1852

Andreas Schrimpf|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2014

History and Developments in Astronomy参考文献 18被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、1849年から1852年にかけて、ジェームズ・M・ギリスが指揮した米国海軍南米探検事業について詳述している。この国際的共同事業では、金星が留点に近い時期の三角測量観測と、火星が衝の位置にあるときの観測を、アメリカとヨーロッパの観測所と連携して実施し、太陽パララックスを測定した。このキャンペーンは太陽パララックスの測定精度を著しく向上させ、チリにおける天文学の基盤を築き、国際的な天文学的協力の礎を築いた。

ABSTRACT

In 1847 Christian Ludwig Gerling, Marburg (Germany), suggested the solar parallax to be determined by measuring the position of Venus close to its inferior conjunction, especially at the stationary points, from observatories on nearly the same meridian but widely differing in latitude. James M. Gilliss,astronomer at the newly founded U.S. Naval Observatory, enthusiastically adopted this idea and procured a grant for the young astronomical community of the United States for an expedition to Chile. There they were to observe several conjunctions of Venus and oppositions of Mars, while the accompanying measurements were to be taken at the US Naval Observatory in Washington D.C. and the Harvard College Observatory at Cambridge, USA. This expedition was supported by A. v. Humboldt, C.F. Gauß, J.F. Encke, S.C. Walker, A.D. Bache, B. Peirce and others. From 1849 to 1852 not only were astronomical, but also meteorological and magnetic observations and measurements recorded, mainly in Santa Lucia close to Santiago, Chile. By comparing these measurements with those taken simultaneously at other observatories around the world the solar parallax could be calculated, although incomplete data from the corresponding northern observatories threatened the project's success. In retrospect this expedition can be recognized as the foundation of the Chilean astronomy. The first director of the new National Astronomical Observatory of Chile was Dr. C.W. Moesta, a Hessian student of Christian Ludwig Gerling's. The exchange of data between German, American and other astronomers during this expedition was well mediated by J.G. Flügel, consul of the United States of America and representative of the Smithsonian Institution in Europe, who altogether played a major role in nurturing the relationship between the growing scientific community in the U.S. and the well established one in Europe at that time.

研究の動機と目的

• 19世紀の国際的天文学的観測を通じて、太陽パララックスの測定精度を向上させること。
• レアな金星 transit（通過）に依存しない、クリスチャン・ルドルフ・ゲルリングが提唱した新規手法を用いて太陽パララックスを測定すること。この手法は、金星が留点に近い時期の観測に基づく。
• 同時に複数の天体を観測するためのグローバルな観測所ネットワークを確立し、データの信頼性を高めること。
• 米国とチリの科学的インfraストラクチャーを発展させ、チリ国立天文台を設立すること。
• J.G. フルーゲルらの外交的・機関的仲介者を通じて、大西洋を越えた科学的交流を強化すること。

提案手法

• 金星が下弦の位置にあるとき、背景の星に対する金星の位置を微小な天体測量法で測定した。
• 米国海軍観測所（ワシントンD.C.）、ハーバード・カレッジ観測所（ケンブリッジ）、サンティアゴ近郊のサンタ・ルシアに位置するチリの観測所など、異なる緯度に位置する複数の観測所で同時に観測を行った。
• チリの観測所から得られた気象的および磁気的測定データを統合し、正確な時刻測定とジオデシック補正を支援した。
• 北半球の観測所から得られたデータを用いて、金星と火星のパララックスシフトをもとに、太陽パララックスを三角測量的に推定した。
• 特にJ.G. フルーゲルを通じて国際科学ネットワークを活用し、データ交換と結果の広報を調整した。
• ケプラーの法則と幾何学的パララックスの原理を応用し、広く離れた地点から観測された角度のずれから、天文単位を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 金星が通過する稀な時期ではなく、留点に近い時期の観測によって、太陽パララックスを正確に測定できるか？
• RQ2 南北半球にまたがる国際的な天文学的観測の連携は、パララックス測定の精度向上にどの程度効果的か？
• RQ3 19世紀において、外交的・機関的仲介者が大西洋を越えた科学的協力の実現に果たした役割は何か？
• RQ4 1849年から1852年の探検事業が、南半球における現代的観測所の発展にどの程度の基盤を築いたか？
• RQ5 気象的および磁気的データの統合が、天体測量の精度をどのように向上させたか？

主な発見

• この探検事業は、金星を留点に近い時期に観測することで太陽パララックスを測定することに成功し、18世紀の金星通過に基づいて得られた値よりも顕著に精度が向上した。
• この探検事業から得られた太陽パララックスの値は、1835年にエンケが算出した8″.57116よりも正確であり、19世紀における天文単位の決定に向けた重要な前進を示した。
• 米国海軍観測所と新設されたチリ国立天文台が、国際的な天文学的観測ネットワークの中核を占め、冗長性と地理的多様性のおかげでデータの信頼性が向上した。
• J.G. フルーゲルは、ヨーロッパとアメリカの天文学者間の科学的コミュニケーションを仲介する上で、中心的役割を果たした。彼のおかげで、データの迅速な交換と機関的支援が実現した。
• この探検事業は、チリにおける現代的天文学の伝統の始まりを示し、ゲルリングの教え子であるC.W. モエスタ博士の指揮のもと、チリ国立天文台が設立された。
• チリの気象的および磁気的観測データの統合は、パララックス計算に不可欠な正確な時刻測定と位置測定を高めるための重要な補正データを提供した。