揭秘东亚第一镜背后的天图计划一场百年前的科学范式转换

　　当你登上佘山天文台的圆顶，仰视这架重约三吨的大望远镜时，有没有想过，19世纪末的法国传教士为何要花费这么多的精力，在佘山建造一台东亚最大的望远镜？为何它是双筒折射式的？为何世界上有一批与它同时代的同款望远镜？这缘起于百年前的一项国际大科学计划＂天空之图＂，又称＂天图计划＂。
　　上海天文博物馆天图室展厅（摄/本报记者 袁婧）
　　19世纪下半叶，法国著名天文学家、光学仪器设计师保罗·亨利和他的弟弟普罗斯佩·亨利，先后发现了14颗小行星。在搜寻过程中，为了让潜在小行星与容易混淆的背景恒星加以区分，他们从1873年开始，尝试制作一份黄道区域的精确恒星图。
　　随着工作的推进，为了记录目测无法完成的海量暗星，亨利兄弟决定将当时兴起的照相技术用于天文观测，以照相方式记录恒星分布。为此，他们专门制造了一台口径33厘米、焦距3.45米的照相物镜，于1885年安装在巴黎天文台。
　　这台仪器的精度和效率都远高于肉眼观测，可以说引起了一场天文学研究范式的转换。彼时，担任巴黎天文台台长的欧内斯特·穆谢兹意识到，照相技术在星图制作上具有巨大潜力。因此，他提出了一个大胆的目标——完成全天星图的照相和数据测算。
　　想要完成全天星图照相，至少需要拍摄1万张以上的照片，同时还需要海量计算，这无法靠任何一家天文台独立完成。于是，1887年4月，在巴黎天文台的倡议下，第一届国际天文照相会议在巴黎召开，这也是天文学界的首次国际大型学术会议，与会者包含来自16个国家的56名代表。会议决定将穆谢兹的目标付诸实施，参与的天文台大多选择了亨利兄弟的望远镜设计方案，这种双筒折射式望远镜也就获得了＂天图望远镜＂的称谓。
　　当时，法国多地天文台，以及奥地利、荷兰、梵蒂冈、西班牙、阿根廷和巴西等国天文台也采购了同一系列的＂天图望远镜＂。而佘山天文台所定制的则是一台口径40厘米的＂增强版＂，这也是为何它能在数十年中始终保持＂东亚第一镜＂地位的原因。
　　法国高梯尔光学仪器厂闻名欧洲，曾生产1900世博会巨型折射望远镜，口径1.25米（上海天文博物馆供图）
　　百年前的＂天图计划＂工作量巨大，但在相当长时间内的科学成果产出却非常少。现在的天体测量卫星已经可以实现观测精度远高于照相法的快速天区扫描，但它们却无法回到过去，扫描百年前的星空。因此，这些来自＂天图计划＂底片的历史数据，与现代巡天探测结果相互结合，就可以为我们提供大量恒星在宇宙间的自行运动数据。
　　1906年，荷兰天文学家卡普坦又提出了＂选择星区＂计划，召集全世界天文台共同合作，在全天划分252个区域，开展大规模系统性的恒星观测，包括佘山天文台在内的全球43家天文机构参与了这一项目。在这一过程中，佘山天文台见证了统计天文学的诞生，也成为人类研究银河系结构的早期参与者。在卡普坦的研究报告中，也专门提及了佘山天文台的贡献。
　　虽然佘山天文台上的主要研究者是外籍传教士，但也有不少中国人受聘参与辅助工作或在台内学习。20世纪上半叶，从佘山天文台走出了一批中国天文学家。
　　例如，1912年自费上佘山天文台进修的高平子，后参与筹建中国人自己建立的第一个现代天文学研究机构——紫金山天文台，并开创了中国太阳黑子观测和子午测时工作。1937年起在佘山天文台从事物理气象和地磁工作的龚惠人，则成为了我国现代时间频率工作的奠基人之一。