[논문 리뷰] 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)|2014. 02. 09.

History and Developments in Astronomy참고 문헌 18인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 1849–1852년 동안 미국 해군이 주도한 칠레 항해를 기록하며, 제임스 M. 길리스가 이끄는 국제적 노력으로, 금성의 정지점 근처에서의 삼각측량 관측과 화성의 대정점 시기 관측을 통해 태양년단위를 측정한 바를 다룬다. 이는 미국과 유럽의 천문대들과의 협력으로 이루어졌으며, 태양년단위의 정확도를 크게 향상시켰고, 칠레 천문학의 기초를 다졌으며, 세계적 천문학적 협력의 초석을 놓았다.

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.

연구 동기 및 목표

• 19세기 동안 국제 천문 관측을 통해 태양년단위의 정확도를 향상시키기 위해 노력한다.
• 희귀한 금성 transit이 아닌 금성의 정지점에서 태양년단위를 측정하는 크리스티안 루트비히 거링의 새로운 방법을 시험한다.
• 동시적인 하늘 천체 측정을 위한 다국적 천문대 네트워크를 구축하여 데이터 신뢰도를 향상시킨다.
• 미국과 칠레의 과학적 인프라를 발전시키기 위해 칠레 국립 천문대를 설립한다.
• 제이.지. 플루겔과 같은 외교적·기관적 중개자를 통해 대서양을 넘는 과학적 교류를 강화한다.

제안 방법

• 금성의 하순합기 시기에 배경에 있는 별들에 대한 상대 위치를 측정하기 위해 차별 천문학을 적용한다.
• 미국 해군 천문대(워싱턴 D.C.), 하버드 컬리지 천문대(케임브릿지), 산티아고 근처 산 루시아에 있는 칠레 지점 등 다양한 위도에 위치한 여러 천문대에서 동시 관측을 수행한다.
• 칠레 현지에서 기상 및 자력 측정 데이터를 통합하여 정밀한 시계 조절과 지질 측정 보정을 지원한다.
• 북반구 천문대에서 확보한 자료를 활용해 금성과 화성의 시차 이동을 통해 태양년단위를 삼각측량으로 산정한다.
• 특히 제이.지. 플루겔을 통해 국제 과학 네트워크를 활용하여 자료 교환과 결과 배포를 조율한다.
• 케플러의 법칙과 기하학적 시차 원리를 적용하여 넓게 떨어진 위치에서 관측한 각도 이동을 바탕으로 천문단위를 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 희귀한 전행이 아닌 금성의 정지점에서 태양년단위를 정확하게 측정할 수 있는가?
• RQ2 반구 간의 국제적 천문 관측 협력이 시차 측정 정확도 향상에 얼마나 효과적인가?
• RQ3 19세기 동안 외교적·기관적 중개자가 대서양을 넘는 과학 협력에 어떤 역할을 했는가?
• RQ4 1849–1852년 항해가 남반구 현대 천문대 개발의 기초를 다졌는가?
• RQ5 기상 및 자력 관측 자료의 통합이 천문측량 측정 정밀도에 어떤 영향을 미쳤는가?

주요 결과

• 이 항해는 금성의 정지점에서 태양년단위를 성공적으로 측정하였으며, 18세기 금성 전행으로부터 유도된 이전 값보다 뚜렷한 향상이 이루어졌다.
• 이 항해에서 유도된 태양년단위 값은 1835년 엑네의 8″.57116보다 더 정확하여, 19세기 천문단위 결정을 위한 노력에서 중요한 진전을 이뤘다.
• 미국 해군 천문대와 새로 설립된 칠레 국립 천문대는 세계적 천문 관측 네트워크의 핵심 노드가 되었으며, 중복성과 지리적 다양성 덕분에 데이터 신뢰도가 향상되었다.
• 제이.지. 플루겔은 유럽과 미국 천문학자 간의 과학적 소통을 중개하는 데 핵심적인 역할을 했으며, 자료 교환과 기관 지원을 보장했다.
• 이 항해는 칠레의 현대 천문학 전통의 시작을 알렸으며, 거링의 학생인 C.W. 모에스타 박사가 이끄는 칠레 국립 천문대 설립으로 이어졌다.
• 칠레에서의 기상 및 자력 관측 자료 통합은 시계 및 위치 측정 정밀도를 향상시키는 데 필수적인 보정 자료를 제공했으며, 이는 시차 계산에 핵심적인 요소였다.