天文史上的9月
★205年前 1819年9月18日，法国物理学家莱昂·傅科（Léon Foucault，1819年9月18日 - 1868年2月11日）诞生。他最早对光速进行了精确测量，并发现了磁场中的涡电流；而最为人所熟知的，是首先发明了“傅科摆”。
法国物理学家莱昂·傅科。
图源：公域/ Public Domain
如果你来到北京天文馆，进入到老馆（A馆）大厅，首先映入眼帘的，就是一个高悬于圆穹顶内的钟摆式装置。这就是傅科摆，它的摆长约10米，下端的摆球重量达到了100千克。事实上，傅科摆是用来探索和验证地球自转的一个装置；而它的发明人是来自法国的物理学家莱昂·傅科。
1819年9月18日，傅科出生于法国巴黎的一个出版商家庭，这让他拥有足够的资源，得以接受到良好的教育。在度过最初的童年启蒙生涯后，傅科听从家里的安排去进修医学；不过有意思的是，他发现自己似乎有血液恐惧症，医学看来并不适合。为了继续学业，傅科转而选择了物理，并先后研修了光学、摄影技术和显微观测等方面的课程。
当时的欧洲，正处于各种科学思维的剧烈交织和碰撞之中。在天文学领域，传统的地心说观点和日心说理论也都拥有着各自的拥趸，并各自争论不休。在1543年，哥白尼提出了日心说理论，把太阳、地球以及几大行星都重新排布在了新的位置上，这也从天文观测的角度一一予以了证实。这似乎是更为正确的宇宙图景。与此同时，地球的自转是日心说理论的必然推论；而在当时，人们也无法直接跳出地球，去亲眼观测地球自身的运转情况。
所以即便在当时，很多科学家已经接受了这个观点，但地球的自转仍需要得到严格的证明。在1674年，胡克就忧心忡忡地描述道：“地球是运动还是静止仍然是一个问题。自从哥白尼提出这一问题之后，现代最优秀的天文学家和哲学家为之殚精竭虑，但迄今为止尚未有人能确切证明地球到底是运动还是静止的。”所以，通过具体的实验来证实地球存在自转，在科学界就成为了一个重要的目标。
最先提出来的是“落体偏东”实验，牛顿、胡克等人对此进行过讨论，而拉普拉斯、高斯等人还分别给出了偏移量的计算公式。不过，落体偏东实验在效果、影响力等方面，显然跟傅科摆方案无法媲美。实际上，傅科摆的发明也有一定的偶然性。当时，傅科想要模仿早年间惠更斯的摆钟方案，制作一台特殊的圆锥摆钟。在制作过程中，他用一根硬质的钢棒夹在车床的卡子上来连接沉重的摆锤，不过当转动车床时，这个摆会维持原来的摆动平面，并不随着车床转动。傅科敏锐地觉察到，这可能是一个绝好的办法，可以用来验证地球的自转。
1851年2月3日，傅科给科学家们写信，信中直言：“邀请你们去看看地球转动”；他在巴黎天文台子午线室的天花板上挂上了一个长摆，引起了大家的浓厚兴趣。一个月后，他在位于巴黎的先贤祠（Panthéon），给全巴黎的人们进行了公开演示，并引起了极大轰动。傅科把一个直径17厘米、重约28千克的球，悬挂在一个长约67米的摆绳下端，上端则悬挂在先贤祠的圆顶内侧。摆球的外壳由铜制成，内部则灌满了铅，这样尽量减少空气摩擦，也防止地球磁场的干扰，在球的下方则是一个细长的金属尖。当摆球来回运动时，摆尖就在下方巨大沙盘内的沙子表面画出了线条。随着时间的推移，沙子表面的图像就显示出，摆的平面发生了偏转。
傅科在巴黎先贤祠（Panthéon）设立的傅科摆。
图源：Winkle Picker
实验非常简单，但是效果精妙绝伦。在巴黎所处的地理位置，这个摆球每运动一个周期，摆尖就会移动大约3毫米，每个小时总计会偏转11°20′。观看的人如果驻足不动，一段时间以后，就会发现最初还在前面晃荡的摆球，已经离自己悄然远去；在自己和摆的平面二者间，就一定有一个发生了“转动”。甚至有观众在现场评论道：“难道是脚底下的地球真的发生转动了吗？”
这个装置最终以傅科的名字来命名。傅科摆实际上就是各方向阻力超小的一个特大号单摆，一旦开始了自身的摆动后，按照牛顿第一运动定律，如果没有其他外力的作用，它就应该保持在一个平面内往复摆动。而我们之所以观察到摆平面发生了转动，是因为观察者跟随着地球一起产生了转动，这便证明了地球自转的存在。
2002年，科普杂志《物理世界（ Physics World）》的读者，评选出了有史以来“最美丽”的十大实验，傅科摆实验名列其中。如今，在世界各地的很多天文馆、科技馆里，都会有类似的一个装置，根据巴黎傅科摆的原理制作而成，向公众展示地球的自转运动。在北京天文馆老馆（A馆）的大厅里，你可以看到摆锤在一个池子里运动，池子底部标有刻度，人们可以由此读取摆动平面所旋转的度数。在北京这样的地理纬度上，傅科摆完成一整圈的旋转，可能需要37个小时，或者说，摆平面每小时偏转的角度是9°44′左右。实际上，在不同的地理纬度上，傅科摆的偏转情况也有所不同。在北半球，傅科摆平面的旋转是顺时针方向的，在南半球则相反；在赤道位置，摆平面将不会发生转动，而在地球的两极位置，摆平面转动一周的时间将会是24小时，恰好相当于地球自转一圈的时间。读者朋友如果有机会到北京天文馆，可以亲自去现场，感受一下自己参与实验的快乐。
北京天文馆老馆（A馆）大厅内的傅科摆。
图源：卢瑜
除此之外，从1850年开始，傅科还利用旋转镜法，对光在水和大气中的速度进行了比较，并进行了测定；他证实了光在空气中的速度要大于水中的速度，这也在一定程度上支持了光的波动学说。1862年，傅科用这个方法，首次准确测定出光速值为289,000±500千米/秒。此外，他还发现了磁场中的涡电流、发明了回转仪、并设计出了光度计。在物理学上，他有着诸多的非凡发现。
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380年前
1644年9月25日，丹麦天文学家罗默（Ole Christensen Romer，1644年9月25日 - 1710年9月19日）诞生。他研制和改进了诸多观测设备，让恒星的位置测定更为精确；他还是第一个用天文的实验方法，证明了光是以有限速度传播的，并为后来获取光速的准确数值奠定了基础；
235年前
1789年9月9日，美国天文学家威廉·邦德（William Cranch Bond，1789年9月9日－1859年1月29日）诞生，他是哈佛大学天文台的首任台长，并与儿子乔治·邦德一起，发现了土卫七以及土星的第三个环（C环）；
235年前
1789年9月17日，英国天文学家威廉·赫歇尔（Frederick William Herschel，1738年11月15日－1822年8月25日）发现了土星的卫星土卫一（Mimas）。赫歇尔还在此前发现了天王星，以及土星的多颗卫星；
220年前
1804年9月1日，德国天文学家卡尔·哈丁（Karl Harding，1765年9月29日－1834年8月31日）发现了婚神星；他还发现了3颗彗星，并出版了一本星表，名为《Atlas novus coelestis》，其中包含1.2万颗恒星；
165年前
1859年9月1日，太阳表面产生了一次超级爆发，这导致在赤道附近都能观测到极光现象。英国天文学家理查德·卡林顿（Richard Carrington）和理查德·霍奇森（Richard Hodgson）各自首次记录下了所观测到的太阳耀斑。这次事件也被称为“卡林顿事件”；
110年前
1914年9月7日，美国科学家范·艾伦（James Alfred Van Allen，1914年9月7日 - 2006年8月9日）诞生。他发现了以自己名字命名的地球磁场“范艾伦辐射带”，并在美国首颗卫星探险者1号发射后予以证实；
90年前
1934年9月20日，在南京市东郊的紫金山上，紫金山天文台总部观测站建成。紫金山天文台是中国自己建立的第一个现代天文学研究机构，它的建成标志着我国现代天文学研究的开始。中国现代天文学的许多分支学科和天文台站都从这里诞生、组建和拓展。由于紫金山天文台在中国天文事业建立与发展中作出的特殊贡献，因此被誉为“中国现代天文学的摇篮”；
65年前
1959年9月12日，苏联成功发射了月球2号探测器（Luna-2）。探测器于随后的9月14日到达月球，并按照计划精确撞击了月表两个环形山之间的空地。这是人类历史上首个在月球上降落的人造物体；
45年前
1979年9月1日，先驱者11号探测器（Pioneer 11）飞越土星。这也是首个飞越土星的人造探测器；
30年前
1994年9月13日，NASA和ESA合作发射的太阳探测器“尤利西斯”号（Ulysses），抵达了太阳的南极最高纬度地区，大约是太阳南纬80.2度的位置，这是人造太阳探测器首次实现这样的壮举。“尤利西斯”号太阳探测器发射于1990年10月6日，由“发现号”航天飞机搭载升空，它是人类首个有能力对太阳几乎所有纬度进行观测的探测器；
20年前
2004年9月29日，小行星4179（Toutatis）运行至距离地球不到160万公里的位置，相当于地月距离的4倍左右；作为一颗长、宽分别为4.46公里和2.4公里左右的小天体，它也是迄今为止靠近地球的最大的小行星之一。
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