太阳系到底有多大

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关于太阳系的规模，可以用两种截然不同的方式来研究。一方面，我们可以使用一个强大的显微镜，使最细微的形式可见，并将我们的视野限制在一个无限小的范围内。另一个方面，我们可以占据一些重要的位置，再通过望远镜的帮助，也可以获得一个广泛区域的全面视图。

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第一种方法是专家的方法，第二种方法是哲学家的方法，但这两种方法都需要充分理解自然。前者为我们带来了知识，使我们能够抵御细菌和微生物这些人类最致命的敌人。而后者则使我们能够熟悉物质和力量的伟大法则，整个结构都建立在这些法则之上的科学。

在大众心目中，没有比天文学和地质学更遥玩的两门科学了。一门研究我们地球的结构和矿物构成，以及地球物理特征和历史的原因，而另一门则研究天体，关于它们的大小、比例、距离、旋转周期、日蚀、秩序，以及它们出现各种现象的原因。然而，大多数天体的表面运动，只是地球运动的反映，在研究它们时，我们实际上是在研究地球。

此外，位移、螺母和潮汐现象，在很大程度上取决于地球的内部结构，在这里，天文学和地质学相互融合。

尽管如此，这两门科学的方法，还是有很大的不同，大多数天文学问题，都是通过严格的数学公式，进行定量讨论的。而在绝大多数情况下，地质学问题的讨论只是定性的。

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1609年，伽利略首次将望远镜指向天空，但它需要一个测微器来将其转换为精确的测量仪器，而这一仪器直到1639 年才出现。在1672年火星对冲期间，还用它观测了火星的昼夜变化。但当时的天文台比现在少，据我所知，卡西尼是除了约翰·弗拉姆斯蒂德之外，唯一试图从火星对冲中确定太阳视差的人。

当对冲到来时，他对视差进行了两次测定，一次是用昼夜法，另一次是用子午线法、，其结果让17世纪的三角学家们大吃一惊，因为它使古老而又浪漫的视差，不间断地缩小到10秒，从而将他们对太阳系的概念，扩大到类似于其真实的尺寸。开普勒根据他的天体和谐思想，认为太阳视差不可能超过60秒，接着霍洛克斯以更科学的理由，证明它可能小到14秒。

有些不熟悉实天文学的人可能会想，为什么可以从火星和金星，得到太阳的准星？而不是通过水星或太阳本身得到？这个解释取决于两个事实：

首先，这些天体离地球最近的地方，火星是33870000英里，金星是23654000英里，水星是47935000英里，太阳是91239000英里。因此，对我们来说，火星和金星的视差比水星或太阳大得多，当然，视差越大，越容易测量。其次，即使是最大的视差也必须在远小于十分之一秒的范围内确定，虽然这种准确度在测量短弧时是可能的，但却很难做到。

因此，成功测量视差的最基本条件之一，就是我们能够将近处天体的位置，与位于同一天空区域更远处的天体位置进行比较。在火星的情况下，总是可以通过利用邻近的恒星来做到这一点，但是当金星靠近地球时，它也离太阳如此之近，以至于没有恒星可用，因此它的视差只有在准确地参照太阳的位置时才能被测量，或者说，只有在它穿越太阳盘的过程中才能测量。

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在哥白尼世界体系和牛顿万有引力理论被接受之后，很快就可以看出，太阳视差的三角测量可以通过基于万有引力理论的探测来补充。1849年Fizeau首次对地球表面各点之间的光速进行测量，开辟了其他的可能性，因此对于太阳视差的测定，我们现在至少有三类完全不同的方法，分别被称为三角法、重力法和天体法。

概率理论和统一的经验都表明，仪器所能达到的精度极限很快就会达到。但这种问题仍不断地吸引着我们，从熟悉的望远镜和圆环中获得更好的答案。近一个世纪以来，望远镜和圆环一直都是构成实验室的标准设备。这些仪器可能能够测量出，比我们迄今为止成功测量的数量更小的数量，因为它们已经显示出温度的轻微不平等和其他不可控制的原因的干扰作用。只要这些影响是偶然的，它们就会从每一长串的观察中消除，但总是会有一个残留的持续误差，也许是很难预料的，这给我们带来了无穷的麻烦。

这些方法本身就有十分之一秒的误差，需要随后用其他方法进行修正。这对那些自称为天文学家的人来说，或多或少都将是一个教训。但它也只是执行了一个被大家认可的原则，即任何一种方法的恒定误差对所有其他方法来说都是错误的，因此，消除这些错误的最快捷方式是将尽可能多的不同方法的结果结合起来。

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然而，越是高明的专家越是对所有的方法都视而不见，当然除了他自己的方法之外。以至于今天他们大多分为两大派别，其中一派认为视差可以通过结合像差常数和光速来最好地确定，另一派只相信日光仪对小行星测量的结果，无论如何要继续进行测日仪测量。要想特别精确地确定三角网的某个角度，需要一个人试图通过反复测量有关角度来做到这一点，而他却一直忽略了调整三角网。直到最近，天文学家们还一直在对太阳视差做这样的事情。

只需在所有观察到的量之间形成一个同步方程系统，然后用最小二乘法推导出这些量的最可能的值。几乎在任何可能的权重体系下，太阳视差都会得出非常接近8-809" 0-0057"的结果，因此我们得出地球和太阳之间的平均距离为927.7万英里，可能的误差仅为5.97万英里而太阳系的直径，测量到其最外层成员海王星为55.7840万英里。